Grondstoffen voor de toekomst

Naar een circulaire economie voor grondstoffen

De Europese Commissie heeft in 2013 een programma gelanceerd, het European Innovation Partnership (EIP) for raw materials, om Europa's concurrentiekracht veilig te stellen op de wereldmarkt. Het doel is het beperken van de Europese afhankelijkheid van de import van grondstoffen in 2020.

Dit programma is onderdeel van de Roadmap to a Resource Effi cient Europe waarin een stip op de horizon is gezet voor het bereiken van een duurzame Europese economie: resource effi cient en low carbon. Een economie gebaseerd op effi ciënt grondstoffengebruik en minder CO₂-emissie. Het RecyBEM-systeem realiseert jaarlijks zo'n 60.000 ton minder CO₂-uitstoot en streeft naar het sluiten van de bandenketen. Hiermee vinden we aansluiting bij de strategie van de Europese Unie richting een duurzame Europese economie: resource efficient en low carbon.

100% van het natuurlijke rubber komt van buiten de EU

Om de Europese industrie te versterken, is het essentieel dat de industrie in staat is om op tijd en tegen een redelijke marktprijs toegang krijgt tot grondstoffen. Een groot deel van de Europese industrie, ook de bandenindustrie, is voor haar grondstoffen sterk afhankelijk van internationale markten. De Europese industrie is voor de import van natuurlijk rubber zelfs volledig afhankelijk van landen buiten de Europese Unie. 100% van het natuurlijke rubber dat in de bandenindustrie wordt gebruikt, komt van buiten de EU.

* waarvan de beschikbaarheid niet meer vanzelfsprekend is zoals zeldzame aardmetalen

Speerpunt is het terugwinnen van rubber uit afgedankte materialen

Omdat we in de EU voor de import van natuurlijk rubber volledig afhankelijk zijn van niet Europese landen, is het met name voor rubber van belang om Europa's concurrentiekracht veilig te stellen en om de afhankelijkheid van import te verlagen. Doel van het EIP for raw materials is om onderzoek, ontwikkeling en innovaties op het gebied van effi ciëntie, substitutie, recycling en herontwerp te versnellen. Een belangrijk punt van het programma is het verbeteren van het materiaalgebruik van producten en het stimuleren van hoogwaardige recycling. Recycling is een belangrijke manier om de Europese vraag naar grondstoffen van buiten de EU te verminderen. Het EIP for raw materials stelt als doel om de circulaire economie te stimuleren en daarbij grondstoffen in de keten te behouden.

RecyBEM streeft naar het sluiten van de bandenketen

RecyBEM stimuleert het recyclen van banden tot granulaat en staal en bespaart zo nieuwe grondstoffen en CO₂-emissies. RecyBEM wil een stap verder maken en streeft naar het sluiten van de bandenketen. In dat kader ondersteunt RecyBEM doorontwikkeling van het proces voor devulkanisatie.

Opschaling van de devulkanisatie van autobanden is in volle gang

Rubber is van zichzelf niet stevig genoeg om er autobanden van te maken. Daarom wordt zwavel toegevoegd aan het rubber. Dit heet vulkaniseren. De zwavel maakt verbindingen tussen de lange moleculen waaruit rubber bestaat. Het rubber verandert hierdoor van zacht naar stevig en elastisch. Devulkanisatie betekent dat de zwavelverbindingen weer worden verbroken en het rubber weer in de oorspronkelijke plastische toestand terugkomt en daarna opnieuw kan worden gevulkaniseerd.

Van 2009 tot 2013 ontwikkelde de Universiteit Twente devulkanisatie voor oude autobanden. De techniek maakt het in de toekomst mogelijk dat tot 40% van het nieuwe rubber gebruikt bij de productie van banden vervangen kan worden door gedevulkaniseerd rubber gemaakt van oude autobanden.

De huidige recyclingfabrieken vermalen autobanden tot rubbergranulaat of -poeder waarbij textiel en staal worden verwijderd. Granulaat wordt nu bijvoorbeeld toegepast voor het maken van kunstgrasvelden, rubbertegels en isolatiemateriaal. Het poeder is relatief inactief en kan op dit moment maar voor een heel klein deel worden bijgemengd bij het produceren van nieuwe banden.

Universiteit Twente ontwikkelde een chemisch devulkanisatieproces dat granulaat van autobanden bewerkt. Doel is het terug krijgen van de oorspronkelijke verwerkbaarheid van het rubber vóór vulkanisatie, met behoud van de structuur van het polymeer en de mogelijkheid om het rubber te vulkaniseren. Om het rubber en het devulkanisatiemiddel goed met elkaar in contact te brengen wordt het granulaat eerst voor behandeld. Daarna wordt het materiaal in een extruderproces gedevulkaniseerd met devulkanisatiechemicaliën zoals disulfides of amines. Hierdoor worden de zwavelbruggen zoals deze bij vulkanisatie tot stand zijn gekomen, opengebroken. Belangrijk is daarbij dat het polymeer, als molecuul verantwoordelijk voor de meeste kritieke eigenschappen van rubber, niet wordt aangetast. Degradatie van het polymeer ontstaat met name bij hoge temperaturen en door zuurstof: deze beiden parameters moeten daarom goed gecontroleerd worden. Het proces verschilt van thermo-mechanische devulkanisatie dat in de praktijk wordt toegepast voor het recyclen van vrachtwagenbanden: In dit proces wordt het polymeernetwerk afgebroken door afschuifkrachten en hoge temperaturen. Zo worden niet alleen de zwavelbruggen, maar ook de polymeerketens afgebroken. Daardoor veranderen de structuur en de eigenschappen van het elastomeer. Vrachtwagen banden bevatten veel meer natuurrubber dan autobanden. Natuurrubber heeft minder kritische eigenschappen dan synthetische rubber en is daardoor makkelijker te recyclen. Voor recycling van autobanden die relatief meer synthetisch rubber bevatten is chemische devulkanisatie nodig.

Bij de Universiteit van Twente werkte chemische devulkanisatie voor autobanden in 2013 op gramniveau. Universiteit Groningen heeft parallel een tweede onderdeel van het project gestart om de recyclingtechniek verder op te schalen. De techniek moet halverwege 2015 werken op kilogramniveau. Ook beoogd het project om het proces continue te maken waarbij de kwaliteit van het rubber stabiel is ten opzichte van het huidige discontinue (batch) proces. Het project leidt tot een proces dat vervolgens in een pilot productiefabriek kan worden toegepast.

Op naar een resource efficiënt en low carbon economie

Diverse marktpartijen zijn bezig met het ontwikkelen van pyrolyse, een proces waarbij rubbergranulaat wordt omgezet in carbon black, olie en gas. Carbon black kan worden toegepast in een nieuw karkas of het loopvlak van een nieuwe band. De olie kan worden gebruikt voor het maken van primair carbon black of dienen als energiebron. Veelal levert het gas energie op voor het pyrolyseproces. Zo is het proces energieneutraal. Devulkanisatie en pyrolyse zijn belangrijke ontwikkelingen om in de komende jaren meer grondstoffen uit banden te kunnen terugwinnen. En aangezien deze innovaties een CO₂-emissiebesparing opleveren, past dit binnen de strategie van de Europese Unie richting een duurzame Europese economie: resource efficient en low carbon.