7 minuten

Plastic uit CO2: twee vliegen in één klap?

Plastic is niet meer weg te denken uit ons leven. We worden omringd door producten waar plastic in is verwerkt en het gebruik ervan is nauwelijks te vermijden. Maar de problemen die plastic veroorzaakt worden steeds zichtbaarder. Voor de productie van plastic zijn grote hoeveelheden aardolie nodig en er komt CO2 bij vrij. Eenmaal afgedankt zorgt plastic ook voor problemen. Het materiaal is zeer slecht afbreekbaar, waardoor wij de natuur, haar ecosystemen en haar voedselketens zowel op het land als in de oceanen ernstig vervuilen. Hoe kunnen we slimmer omgaan met plastic?

Het is vermoedelijk niet haalbaar om plastic helemaal uit te bannen, maar we kunnen de problemen al een stuk kleiner maken door van het vervuilende en lineaire productieproces af te stappen en richting een circulair gebruik van plastic te gaan. Voor het maken van plastic dat we niet kunnen vervangen door andere materialen zouden we dan vooral afgedankt plastic gebruiken (recycling), plus CO2-stromen die we uit de atmosfeer willen houden.

De noodzaak om CO2 uit de industrie en de energiesector af te vangen en op te slaan (Carbon Capture and Storage, CCS) wordt steeds groter nu de CO2-uitstoot maar niet daalt terwijl de problemen die de opwarming van de aarde veroorzaakt steeds voelbaarder worden. Klimaatscenario’s die beschrijven hoe de opwarming tot anderhalve graad beperkt kan worden, gaan inmiddels uit van negatieve emissies. Daarbij wordt CO2 uit de atmosfeer gehaald, bijvoorbeeld door biomassa-reststromen als energiebron te gebruiken en de CO2 die daarbij vrijkomt op te slaan (Bio-Energy with Carbon Capture and Storage, BECCS). De CO2 die bomen en planten door fotosynthese hebben opgenomen uit de lucht keert dan niet terug in de lucht.

Maar in plaats van CO2-stromen op te slaan in ondergrondse of onderzeese reservoirs, met het risico dat het gas alsnog vrijkomt door lekkages, zouden we deze CO2 ook kunnen aanwenden als grondstof. Het gebruik van CO2 voor nuttige doeleinden staat bekend als Carbon Capture and Utilisation (CCU). Het alledaags gebruik van CO2 beperkt zich tot nu toe tot de prik in onze frisdrankjes en de koolzuursneeuw in sommige brandblussers, maar waarom zouden we CO2 niet ook gebruiken als grondstof voor plastic? Dan hoeven we daarvoor geen aardolie meer te gebruiken, of in elk geval minder. Het is ongewenst om koolstofverbindingen op te pompen uit de grond, nu er al te veel koolstof in onze atmosfeer zit.

Experimenten

Sinds een aantal jaar wordt er door meerdere bedrijven geëxperimenteerd met materialen als polypropyleencarbonaat (PPC) en polyetheencarbonaat (PEC), die potentie hebben om de huidige fossiele plastics te vervangen. Deze nieuwe plastics hebben CO2-gehaltes tot ongeveer 40 procent. Uit onderzoek is gebleken dat een CO2-percentage van 20 procent de uitstoot van het productieproces al kan verlagen met 11 tot 19 procent en 13 tot 16 procent fossiele grondstof kan besparen. Als deze plastics op grote schaal geproduceerd zouden worden, zou de klimaatimpact van plastic dus aanzienlijk verkleind worden. Negatieve emissies levert het echter nog niet op. Daarvoor moet het CO2-gehalte in de nieuwe plastics omhoog, moet het productieproces schoner worden en moet verzekerd worden dat de CO2 in het plastic na gebruik niet alsnog in de atmosfeer belandt.

Een van de bedrijven die vooroploopt op het gebied van het produceren van plastics met behulp van CO2 is het Duitse Covestro. Het bedrijf produceert momenteel zachtschuim van polyurethaan dat voor 20 procent uit CO2 gemaakt is, afgevangen uit de installaties van een naburig bedrijf. Van het zachtschuim worden eindproducten gemaakt als matrassen en autostoelen. Dit is vooralsnog de bekendste toepassing die reeds op de markt is verschenen. Het Europese samenwerkingsproject Carbon4PUR, waar Covestro in deelneemt, experimenteert momenteel met het afvangen van rookgassen van de staalindustrie, teneinde zowel de CO2 als de CO uit die gassen te gebruiken als grondstof. Covestro laat weten dat de laboratoriumtests veelbelovend hebben uitgepakt en dat dit proces binnenkort op industriële schaal getest zal worden. "We moeten afval beschouwen als een grondstof”, zegt Markus Steilemann, CEO van Covestro. “Samen kunnen we meer gebruik maken van alternatieve koolstofbronnen zoals CO2 om de koolstofkringloop te sluiten en te besparen op rechtstreekse fossiele grondstoffen zoals ruwe olie."

Plastic korrels vervuilen een strand. Foto: Wusel007. CC BY-SA 3.0

Als het binnenkort mogelijk zou zijn om op grote schaal CO2 uit rookgassen af te vangen voor het produceren van kunststoffen als polyurethaan is dit een betekenisvolle stap richting de verduurzaming van plastic. Michiel Nanninga, duurzaamheidsspecialist en fractiemedewerker bij GroenLinks Utrecht, waarschuwt echter dat je goed moet letten op de circulaire ladder als je plastic echt duurzaam wil maken. “Met deze nieuwe technieken verduurzaam je misschien de bron van plastic en zet je een stap in de goede richting om de koolstofkringloop te sluiten, maar is dit wenselijk als het ertoe leidt dat er alleen maar meer plastic wordt geproduceerd? En wat gebeurt er met dit ‘duurzame’ plastic na gebruik?” Dit soort vragen blijven onbeantwoord, terwijl het juist de afvalfase van plastic is die zoveel problemen veroorzaakt. “Ook al is het inmiddels onmogelijk om in een wereld zonder plastic te leven, het meest circulaire blijft uiteindelijk om de productie en het gebruik tot een minimum te beperken.” Dit zou dus het hoogste streven moeten zijn, in combinatie met het toepassen van slimme technieken als CCU.

Bioplastic?

We kennen allemaal de bioplastics die worden gemaakt van biomassa als maïs en zetmeel uit aardappelen. Deze alternatieve vormen van plastic zijn al verder gevorderd dan plastic uit CO2. Ze zijn bijvoorbeeld al te vinden als verpakkingsmateriaal in de supermarkt. Zijn bioplastics een beter alternatief voor de het conventionele plastic op basis van fossiele grondstoffen?

Het probleem met deze plastics is dat ze een aanslag doen op de beschikbare biomassa als ze daadwerkelijk de conventionele plastics zouden vervangen. Nederland is op dit moment druk bezig met verschillende transities, zoals de energietransitie en de transitie naar een circulaire economie. Deze eisen beiden veel biomassa en er is in Nederland maar beperkt ruimte voor extra akkerbouw of bosbouw. We moeten ook niet willen dat de productie van plastics gaat concurreren met de (mondiale) voedselvoorziening. Daarom is het onwenselijk om ook voor de productie van plastic afhankelijk te worden van biomassa.

Bioplastic kan een goed alternatief zijn voor conventioneel plastic als het uitsluitend gemaakt worden van afvalstromen zoals rioolslib. Dan is er geen concurrentie met de vraag naar voedsel of de vraag naar biomassa voor bijvoorbeeld de bouw. Maar bioplastic is zeker geen wondermiddel dat de ontwikkeling van plastic uit CO2 overbodig maakt.

Politieke stimulans

Het gebruik van CO2 als grondstof is een veelbelovende methode om plastic te verduurzamen, mits we ons plasticgebruik ook weten te verminderen en plastic slimmer gaan hergebruiken en recyclen om te voorkomen dat het in de natuur of in de afvalverbrandingsoven belandt. Als er voldoende geïnvesteerd wordt in onderzoek en ontwikkeling, is er een goede kans dat plastic uit CO2 op grote schaal op de markt gaat bereiken in de vorm van alledaagse producten. In de Verenigde Staten en Duitsland wordt veel geld vrijgemaakt voor onderzoek door bedrijven als Novomer, Evonik en Covestro. Hoewel Covestro ook actief is in Nederland, vindt de productie van plastic uit CO2 alleen nog plaats in Duitsland.

In Nederland zou de politiek de ontwikkeling van deze techniek nadrukkelijker moeten stimuleren. De havens van Amsterdam en Rotterdam delen bijvoorbeeld de ambitie om circulaire hotspots te worden. Zowel het ontwerp-Klimaatakkoord van eind 2018 als het begin dit jaar gesloten Plastic Pact NL bevatten warme woorden over CCU. Laten we de daad bij het woord voegen en een innovatiebeleid optuigen dat Nederland, met zijn grote chemische industrie en zijn goede universiteiten, leidend maakt bij het gebruik van CO2 als grondstof voor een circulaire economie. Dan kunnen de fossiele grondstoffen veilig in de lithosfeer blijven en verminderen we de uitstoot van CO2 naar de atmosfeer. Twee vliegen in één klap.

Literatuur

Niklas von der Assen en André Bardow, ‘Life cycle assessment of polyols for polyurethane production using CO2 as feedstock: insights from an industrial case study’, in: Green Chemistry, 2014

Global CCS Institute, Appendix D: CO2 as a feedstock for polymer processing, 2011

Christoph Gürtler en Annika Stute, CO2 as a feedstock for polymers’, in: SETIS Magazine, 2016

Richard Wouters, ‘Gebruik biomassa om koolstof uit de lucht te halen, in: De Helling, maart 2019

Reactie toevoegen

Gerelateerde artikelen