Plastic is een waardevol materiaal in onze samenleving. Het is veelzijdig, sterk, licht, kleurrijk en kent vele toepassingen: het zorgt ervoor dat voedsel langer houdbaar blijft, vervangt zware onderdelen in bijvoorbeeld auto’s zodat deze zuiniger kunnen rijden, is een essentieel onderdeel in de ruimtevaart en levert duurzame, onderhoudsarme materialen voor de bouw. Een van de eerste toepassingen van plastic was de pianotoets. Heel fijn dat daar geen olifanten meer voor hoeven te sneuvelen voor hun ivoor!
Tegelijkertijd is plastic – en vooral wanneer het afval wordt – een groot probleem in deze maatschappij. Ons plasticgebruik wordt elk jaar hoger en een groot deel hiervan komt in het afvalcircuit terecht. Veel plastic komt in de verbrandingsoven terecht, met een hoge CO2 uitstoot tot gevolg. Ander plastic afval komt in het milieu terecht. Daardoor ontstaat plastic soep in de wateren, zwerfafval op het land, waardoor er microplastics in ons milieu, ons voedsel en in dieren terechtkomen. Dat probleem vraagt om een oplossing waarbij we op een andere manier met ons gebruikte plastic om moeten gaan.
Dit bracht vijf partijen ertoe om samen te werken en te onderzoeken hoe we op een zinvolle, bewuste en creatieve manier plastic kunnen recyclen en wat nuttige toepassingen daarvan zouden kunnen zijn.
Samenwerkingsproject
Op 6 november 2021 tekenden Provincie Noord-Brabant, Gemeente ’s-Hertogenbosch, Avans Hogeschool, Stichting Spark Campus en stichting Sparkling Plastic een samenwerkingsovereenkomst om hiermee aan de slag te gaan. Vijf totaal verschillende partners met elk de inbreng van hun eigen expertise en manier van kijken. Samen kwamen zij tot het idee om van afvalplastic een 3D geprinte voetgangersbrug te maken in de gemeente ‘s-Hertogenbosch.
Het idee achter een brug was dat een grote afvalberg vraagt om grote objecten die veel massa hebben en waar dus relatief veel plastic in herbestemd kan worden. Bovendien was de gemeente op zoek naar innovatieve toepassingen in de openbare ruimte. 3D printen was de gekozen technologie vanwege het feit dat dan optimaal gebruik kan worden gemaakt van de vrije vormen en het de toepassingsmogelijkheden vergroot. Omdat dit nog niet ambitieus genoeg was, moest het ook nog vervaardigd worden uit laagwaardig post-consumer materiaal, zoals PP, PE of PS[1], die een relatief groot aandeel hebben in de plastic afvalberg.
[1] PP is Polypropyleen, PE is Polyethyleen, PS is Polystyreen.
Hoe zit dat precies met plastic recycling?
Er zijn veel verschillende soorten plastics op de markt. Naast hoogwaardige technische kunststoffen (waar onder andere ruimtevoertuigen mee gemaakt worden en andere verfijnde objecten) bestaan er grofweg 7 plasticsoorten die wij als consumenten gebruiken. Ze hebben allemaal hun eigen chemische samenstelling. Wanneer ze onderling gemixt worden, wordt de samenstelling verstoord en verliezen ze hun eigenschappen – bijvoorbeeld flexibiliteit of belastbaarheid – en wordt het een bros materiaal, dat bovendien niet meer gerecycled kan worden. Het is dan alleen nog geschikt voor de afvalberg (landfill) of de verbrandingsoven (incineration). Het is dus belangrijk om de verschillende plasticsoorten gescheiden te houden om ze te kunnen recyclen. Dat betekent gescheiden houden van andere plasticsoorten, maar eigenlijk ook van ander materiaal, zoals glas, metaal, hout…. Er is industrieel van alles mogelijk om materialen te sorteren en te ontmantelen, maar dat is vaak een tijdrovend en ook energieslurpend proces. Vandaar dus zoveel mogelijk scheiden.
Opgave
Al snel werd gekozen voor de plasticsoort PP, omdat deze van de consumentenplastics het meest hoogwaardige (of minst laagwaardige) printmateriaal opleverde, al waren er zeker ook zwaktes in te onderscheiden. Onderzoekers van Avans kwamen tot een ‘recept’ waarin de grootste zwaktes opgevangen werden en waarmee 3D printen mogelijk werd. Na ruim een jaar samenwerken, onderzoeken en experimenteren bleek het hele idee binnen het gestelde tijdspad en budget een brug te ver en werd overgegaan tot een lichtere variant, waarbij onderdelen van een bestaande brug werden geproduceerd met het voornaamste doel daar onderzoek naar te doen en vooral naar hoe het materiaal zich gedraagt door de tijd heen. Daarnaast werd er ook gekozen voor het produceren van een bankje om zo aan te tonen dat ook met laagwaardig afval plastic, waardevolle toepassingen gemaakt kunnen worden.
Resultaten
In dit project hebben we niet alleen de grenzen van het haalbare opgezocht, maar ook daadwerkelijk tastbare resultaten bereikt die bijdragen aan onze missie om afvalplastic een nieuw leven te geven. Hieronder lichten we de vier belangrijke resultaten/opbrengsten van het project uit:
1. Geprinte Brugonderdelen:
Hoewel de ambitie om een volledige brug te printen nog niet binnen handbereik was, hebben we belangrijke stappen gezet met het vervaardigen van diverse brugonderdelen. Deze onderdelen (voornamelijk loopdekplanken) zijn geïntegreerd in de brug om de duurzaamheid, sterkte en levensduur in de praktijk te testen. Hiermee leggen we de basis voor toekomstige toepassingen op grotere schaal.
2. Het 3D Geprinte Bankje van Gerecycled Plastic:
Als tastbaar bewijs van de potentie van gerecycled 3D geprint plastic in de openbare ruimte, hebben we een bankje geprint van het gerecyclede materiaal. Dit bankje dient niet alleen als rustplek maar ook als inspiratiebron en voorbeeld van wat mogelijk is met gerecycled materiaal. Het laat zien dat de kwaliteit van het eindproduct niet onderdoet voor conventionele materialen, terwijl het tegelijkertijd bijdraagt aan het verminderen van de afvalstroom.
3. Het Ontwikkelde Recept:
Een van de grote nadelen van laagwaardig gerecycled plastic zijn de mechanische eigenschappen van het materiaal. Daarom hebben we gewerkt aan een nieuw ‘recept’ voor het printmateriaal om het zo toch voor een hoogwaardige toepassing te kunnen gebruiken. Dit recept bestaat uit gerecyclede fruitkratjes van PP, gecompoundeerd met 30% glasvezel. Deze innovatie heeft geleid tot een materiaal dat niet alleen sterker is, maar ook veelzijdiger in gebruik.
4. Onderzochte Printtoepassingen:
Het project was tevens een verkenningstocht naar de uitgebreide mogelijkheden van 3D-printen met gerecycled materiaal. Door te experimenteren met verschillende ontwerpen, vormen en constructiemethoden, hebben we waardevolle inzichten verkregen in de toepasbaarheid van het ontwikkelde materiaal. Deze kennis draagt bij aan het uitbreiden van de horizon voor het gebruik van gerecycled plastic in de creatieve en bouwsector.
Materiaalonderzoek via het mega project:
Een mooie tussenstap in de richting van een brug is het onderzoek dat geïnspireerd is op het oorspronkelijke brugidee en dat de milieu-effecten van gerecycled materiaal gaat onderzoeken. De geprinte brugdelen vormen onderzoeksmateriaal voor dit grotere onderzoek en worden op die manier ingebed in een groter plaatje. Hopelijk laat dit onderzoek meer licht schijnen op wat de effecten op de omgeving zijn, en wordt daarmee helder wat er niet en vooral ook wat er wél kan op het gebied van plastic recycling.
Conclusie:
Verder is in dit project naar voren gekomen dat we nog relatief weinig weten over de toepassingsmogelijkheden van gerecycled plastic, al zijn er stappen gezet, met het bankje als mooi resultaat. Er is vooral meer onderzoek en ontwikkeling (en tijd) voor nodig. We zien daarin een rol voor de creatieve industrie, omdat daar andersoortige oplossingen vandaan komen dan bij petrochemische bedrijven. Een combinatie daarvan heeft vooral meerwaarde.
Tot slot, laten we met elkaar vooral meerdere toepassingen uitdenken en uitproberen voor gerecycled plastic, zodat we steeds beter raad weten met de plastic afvalberg. Maar laten we in de tussentijd vooral ook kijken naar hoe we het gebruik van nieuw (virgin) plastic kunnen beperken! Want vermindering van het plasticgebruik, doet de plastic afvalberg minder hard groeien en op den duur ook afnemen. Maar zolang dat nog niet het geval is, blijven we zoeken naar manieren om op een zinvolle manier te recyclen en beter te scheiden. Bij deze dan ook de oproep aan alle makers, creatieven, buurtbewoners: denk en doe op je eigen manier mee, zodat we samen de wereld een beetje mooier kunnen maken!
