ReCYCLE: vijf onderdelen uit recyclaat
In de september-oktobereditie van Kunststof Magazine worden de resultaten van het ReCYCLE project uitgebreid uitgelicht. Samen met Koninklijke Gazelle, UltraPolymers, Brisk-Kumet en Polymer Science Park onderzocht Timmerije een belangrijke vraag: kunnen hoogwaardige e-bike onderdelen worden geproduceerd met gerecyclede technische kunststoffen, zonder concessies te doen aan de vereiste kwaliteit en functionaliteit? De resultaten laten zien dat alle vijf de onderzochte onderdelen succesvol met recyclaat kunnen worden geproduceerd en dat circulaire oplossingen ook technisch én commercieel haalbaar zijn.
Wat heeft het ReCYCLE-project concreet opgeleverd? Hieronder zetten we de belangrijkste resultaten en inzichten op een rij. Benieuwd naar het volledige verhaal? Blader hier door het artikel in Kunststof Magazine!
Vijf onderdelen, vijf circulaire oplossingen
Binnen het ReCYCLE-project zijn vijf kunststofonderdelen van een e-bike onderzocht: de kettingkast, motorafdekking, accubehuizing, jasbeschermer en balhoofdplaat. Voor ieder onderdeel zijn de technische eisen vastgesteld en prototypes ontwikkeld. Deze zijn uitgebreid getest op onder andere mechanische eigenschappen, weersbestendigheid, chemische resistentie, esthetische kwaliteit en montage.
De projectpartners kozen daarbij voor een stapsgewijze aanpak. Eerst werd onderzocht of bestaande onderdelen zonder ontwerpwijzigingen uit 100% gerecycled materiaal konden worden geproduceerd. Wanneer dit niet mogelijk bleek, werden achtereenvolgens het materiaal geoptimaliseerd, het ontwerp aangepast of het onderwerp volledig herontwerpen. Zo werd voor ieder onderdeel gezocht naar een circulaire oplossing die voldoet aan de gestelde kwaliteitseisen.
De resultaten laten zien dat voor alle vijf de onderdelen geschikte gerecyclede technische kunststoffen zijn gevonden. Zo bleek zwart PCR-ABS geschikt voor zowel de kettingkast als de motorafdekking, terwijl gerecycled PET en polycarbonaat oplossingen bieden voor de transparante jasbeschermer. Door meerdere onderdelen uit dezelfde kunststof te produceren, kunnen deze na gebruik bovendien eenvoudiger in één materiaalstroom worden gerecycled.
Wat leveren gerecyclede kunststoffen op?
De resultaten van het ReCYCLE-project laten zien dat gerecyclede kunststoffen een geschikt alternatief kunnen zijn voor virgin materialen. Uit uitgebreide materiaalproeven blijkt dat de meeste mechanische eigenschappen na herhaald recyclen grotendeels behouden blijven, al neemt de slagvastheid af. Daarbij presteert gerecycled ABS stabieler dan gerecycled polycarbonaat.
Ook het herhaald inzetten van materialen biedt mogelijkheden. Wanneer kwaliteitsverlies binnen acceptabele grenzen blijft en downcycling is toegestaan, kan ABS naar schatting 5 tot 14 recyclingcycli doorlopen. Voor polycarbonaat gaat het om 2 tot 4 cycli. De daadwerkelijke herbruikbaarheid blijft afhankelijk van de materiaaleigenschappen en de kwaliteitseisen van de volgende toepassing.
Aanzienlijke CO₂-reductie en concurrerende kosten
Een levenscyclusanalyse laat zien dat de toepassing van recyclaat aanzienlijke milieuwinst kan opleveren. Ten opzichte van onderdelen uit virgin materialen zijn de volgende CO₂-reducties berekend:
- Accubehuizing: 68% CO₂-reductie
- Motorafdekking: 55% CO₂-reductie
- Jasbeschermer: 55% CO₂-reductie
Deze resultaten laten zien dat materiaalkeuze een belangrijke bijdrage kan leveren aan het verminderen van de milieu-impact. Wel kunnen lagere transportafstanden van recyclaat de uiteindelijke milieuwinst verminderen. Naast de ecologische voordelen biedt recyclaat ook economisch perspectief. Gerecyclede engineering plastics zijn doorgaans goedkoper dan virgin materialen, maar kunnen leiden tot een lagere procesefficiëntie of een hoger productgewicht. Ook het vinden van de juiste materiaalstroom en het optimaliseren van het spuitgietproces vragen tijd. De resultaten laten echter zien dat circulaire kunststofproducten per saldo concurrerend kunnen zijn met onderdelen uit virgin materiaal.
Ontwerpen vanuit de juiste kwaliteitseisen
Het toepassen van recyclaat vraagt om een andere benadering van productontwikkeling. Waar bij virgin kunststoffen vaak eerst het ontwerp wordt geoptimaliseerd en vervolgens een geschikt materiaal wordt geselecteerd, begint het bij recyclaat met de beschikbare materiaalstromen. Vervolgens worden de materiaaleigenschappen beoordeeld en het ontwerp waar nodig aangepast om aan de gestelde kwaliteitseisen te voldoen.
“De designregels voor het inzetten van recyclaat zijn omgekeerd aan die voor virgin.”
Hans Kolnaar – Algemeen directeur van Timmerije
Een belangrijk uitgangspunt hierbij is het principe Critical to Quality. OEM’ers moeten kritisch beoordelen welke producteigenschappen daadwerkelijk bepalend zijn voor de kwaliteit en welke specificaties ruimte bieden voor aanpassingen. Niet iedere eigenschap van virgin materiaal hoeft immers exact te worden overgenomen. Door materiaaleigenschappen gericht te verbeteren, bijvoorbeeld met impact modifiers, of het productontwerp aan te passen, kunnen beperkingen van recyclaat worden gecompenseerd.
Deze aanpak vraagt om nauwe afstemming tussen materiaalkeuze, productontwerp en productieproces. Door de eigenschappen van recyclaat al vroeg in het ontwikkelproces mee te nemen, kunnen technische uitdagingen gericht worden aangepakt. Zo ontstaat een oplossing die aansluit op de functionele eisen van het product en tegelijkertijd ruimte biedt voor circulair materiaalgebruik.
Van technische haalbaarheid naar brede toepassing
Hoewel de resultaten van het ReCYCLE-project veelbelovend zijn, vraagt grootschalige toepassing van gerecyclede technische kunststoffen om verdere stappen. Een belangrijke uitdaging is de beschikbaarheid van geschikte en zuivere recyclaatstromen. Waar materialen zoals PCR-ABS inmiddels goed verkrijgbaar zijn, bestaan voor andere technische kunststoffen nog nauwelijks commerciële recyclingstromen.
Ook de herkomst van recyclaat speelt een belangrijke rol. Momenteel worden hoogwaardige recyclaten vaak uit het buitenland gehaald, terwijl langere transportafstanden de uiteindelijke CO₂-reductie kunnen verminderen. Het ontwikkelen van regionale recyclingstromen, bijvoorbeeld door technische kunststoffen terug te winnen uit afgedankte auto’s en elektrische apparaten, kan bijdragen aan een beter beheersbare materiaalkringloop.
Van opgedane kennis naar nieuwe toepassingen
Naast de vijf ontwikkelde onderdelen heeft het project een praktische toolbox opgeleverd met richtlijnen voor materiaalkeuze, circulair ontwerpen en demontage. Deze kennis helpt designers om al tijdens de productontwikkeling rekening te houden met de eigenschappen en toekomstige recycling van materialen. De opgedane inzichten zijn bovendien breder toepasbaar dan alleen binnen de fietsindustrie. Ook in sectoren zoals automotive en elektronica bieden gerecyclede engineering plastics mogelijkheden voor hoogwaardige kunststofproducten. Daarmee vormt ReCYCLE een basis om circulaire oplossingen verder te ontwikkelen en op grotere schaal toe te passen.