De afgelopen maanden volgden de aankondigingen voor plastic pyrolyse initiatieven in Nederland elkaar in hoog tempo op. Wat is de stand van zaken?

Hoewel wegwerp plastic tasjes al een aantal jaar in de ban zijn gedaan en ook andere plastic wegwerpartikelen in steeds meer landen worden verboden, is het plastic-afval-probleem nog lang niet opgelost. De Nederlandse overheid heeft zich tot doel gesteld om in 2030 de helft van al het plastic te produceren door hoogwaardige recycling en het gebruik van biobased grondstoffen. Zou chemische recycling in de vorm van pyrolyse een doorbraak kunnen zijn om de niet aflatende groei van de plasticberg te keren en de chemische kringloop te sluiten?

Geen ingewikkeld proces

Bij plastic pyrolyse gebeurt eigenlijk hetzelfde als in een thermische kraker. Bij een hoge temperatuur (300-900 graden Celsius) en zonder zuurstof worden de lange ketens van de polymeren afgebroken tot pyrolyse-olie. Pyrolyse is geen ingewikkeld proces en het kan worden gebruikt om zowat ieder type plastic en mengstromen om te zetten. Bovendien kost het proces minder energie dan men zou denken. Het proces vindt plaats bij hoge temperatuur, maar het restproduct kan worden gebruikt in de energievoorziening. Een ander voordeel is dat de pyrolyse-olie minder vervuilingen bevat dan het originele plastic. Anorganische verontreinigingen en inerte stoffen blijven in het bodemproduct achter.

Pyrolyseproeftuin

‘Het verwerken van een plastic stroom tot een bruikbaar product is een moeilijk traject’, vertelt Jayand Baladien, commercieel directeur van het Havenbedrijf Moerdijk. Baladien was betrokken bij de afronding van de Pyrolyse Proeftuin Zuid-Nederland in Moerdijk. De afgelopen jaren vormde de Pyrolyse Proeftuin het hart van de innovaties op het gebied van plastic pyrolyse. ‘Bij recycling spelen waardeketens een grote rol. Dat begint aan de aanbodzijde. Er moet voldoende aanbod zijn dat ook nog van de juiste kwaliteit is. Daarnaast speelt logistiek een grote rol: Hoe krijg je de grondstoffen bij jouw installatie? En natuurlijk de technologie: Welke toleranties heb je in grondstoffen, voorbewerking, product en opzuivering? Je moet ook rekening houden met de afnemers, het product moet immers ook aan hun specificaties voldoen. En niet te vergeten: de wetgeving voor deze processen is ingewikkeld en nog in ontwikkeling.’

‘Als het te recyclen plastic het label ‘afval’ krijgt, mag je daar niet zomaar nieuwe producten van maken.’

Jayand Baladien – commercieel directeur Haven Moerdijk

Onzuivere grondstoffen

Een probleem van plastic recycling is dat het beschikbare materiaal geen homogene kwaliteit heeft. Op zich maakt dat voor het pyrolyseproces niet uit, maar voor het product wel. Om de juiste kwaliteit pyrolyse-olie te verkrijgen, zijn in de Pyrolyse Proeftuin potentiële afnemers nauw betrokken. Eén daarvan is Shell. Richard Zwinkels, directeur van Shell Moerdijk: ‘Plastics zijn helaas niet zuiver na de inzameling. Onzuiverheden komen bijvoorbeeld door kleurstoffen of addititieven die gebruikt worden om er verpakkingsmateriaal van te maken en daarmee geschikt voor marketingdoeleinden. Tevens zijn sommige plasticsoorten zoals PVC minder geschikt om chemisch te recyclen. Dit is niet honderd procent te scheiden van de meer geschikte soorten. Dit levert componenten op in de pyrolyse-olie die je niet kunt verwerken in een kraakproces.’

Shell kijkt daarom ook met interesse naar de ontwikkelingen in de Pyrolyse Proeftuin. Ook ontwikkelde het bedrijf een technologie om de pyrolyse-olie te upgraden. Hierdoor kan pyrolyse-olie met een breder scala aan kenmerken in de krakers worden gebruikt. Een andere grote uitdaging is het opschalen van de technologie. Om de ambities voor 2030 waar te maken, moet er nog een hoop gebeuren.

Waar vestigen?

Wat de ideale vestigingslocatie voor een plastic pyrolysefabriek is, is nog een vraag. ‘Je kunt overwegen om een pyrolyse-fabriekje neer te zetten naast een afvalverwerker, zodat je het plastic niet hoeft te vervoeren. Maar wil je schaalgrootte creëren, dan zijn de risiconiveaus hoger en kun je beter kiezen voor een industriegebied waar grotere stromen plastic gemakkelijk kunnen worden aangevoerd en waar je dichter bij de afnemer zit’, aldus Baladien.

Zwinkels: ‘Naarmate wij meer ervaring hebben opgedaan met welke soorten plastics geschikt zijn als grondstof en het opzuiveringsproces, zal het ook duidelijker worden wat de meest strategische lokatie wordt voor eventuele uitbreiding. Momenteel hebben we gekozen om de pyrolyse-olie in te zamelen bij de fabrieken van bijvoorbeeld Pryme of BlueAlp.’

‘We zien dat er regelgeving ontstaat voor een gelijk speelveld.’

Richard Zwinkels – directeur Shell Moerdijk

Niet labelen als afval

Op het moment vormt ook wetgeving een struikelblok voor chemische recycling van plastic. ‘Als het te recyclen plastic het label ‘afval’ krijgt, mag je daar niet zomaar nieuwe producten van maken. Misschien valt daar te leren van andere ketens waarin dit al gebeurt, zoals in het geval van glas of staal.’ Baladien is afkomstig uit de staalsector, dus zijn kennis hierover komt goed van pas. ‘Scrap dat terug de hoogovens ingaat, is niet gelabeld als afval en wordt dus als grondstof behandeld.’ Daarnaast moet in de wetgeving worden geregeld dat er geen oneerlijke geldstromen ontstaan. ‘Voor het verwerken van afval krijg je geld. Als je er daarna producten van maakt, die je kunt verkopen, zou je er nogmaals aan verdienen. Het is belangrijk dat dit goed wordt gereguleerd.’

tekst gaat verder onder de afbeelding
pyrolyse

(c) Shell

Roadmap

Zwinkels ziet dat het wel de goede kant op gaat. ‘De energietransitie is duidelijk aan het versnellen. We zien dat overheden en regulerende instanties meer en meer belang hechten aan de circulaire economie en er regelgeving ontstaat voor een gelijk speelveld.’ Zo werd begin dit jaar de Roadmap Chemische Recycling kunststoffen 2030 gepresenteerd om investeringen in chemische recycling te versnellen. De roadmap dient om verschillende het hoofd te bieden, het investeringsklimaat te verbeteren en de samenhang van de keten te versterken. Dat gaat bijvoorbeeld om het ontwikkelen van een uniform meet- en registratiesysteem van koolstof en CO2 impact, het opstellen van specificaties voor het inzamelen en sorteren en het beschikbaar stellen van kunststofafval als test batch. Er is ook oog voor subsidies en financiële ondersteuning. Zo is er de komende acht jaar ongeveer 250 miljoen euro beschikbaar vanuit het Groeifonds voor Materialen NL. Daarnaast lopen de DEI+ en de MOOI Regelingen en kunnen bedrijven via Invest-NL ondersteuning krijgen. Ook helpt de Circular Biobased Delta, bijvoorbeeld bij het aanvragen van vergunningen, financiering en verzekeringen en het initiëren van subsidieprojecten.

PyroCHEM Park

Het Havenbedrijf Moerdijk profileert zich nadrukkelijk om een rol te spelen in deze opkomende sector. De Pyrolyse Proeftuin Zuid-Nederland werd afgelopen zomer officieel afgerond, maar de ontwikkelingen gaan door in een kleiner consortium onder de noemer PyroCHEM Park. Naast het Havenbedrijf Moerdijk nemen ook Green Chemistry Campus, BOM, Wast4Me, Van der Kooy en Avans Hogeschool deel. Er werken momenteel in Nederland zo’n honderdvijftig bedrijven in verschillende fases van ontwikkeling aan plastic pyrolyse. Dat is voor het Havenbedrijf Moerdijk een goed gegeven. Baladien: ‘Op het haven- en industrieterrein Moerdijk hier is nog zo’n zestig hectare beschikbaar voor industriële activiteiten. Hiervan willen we er in ieder geval dertig inrichten voor circulaire activiteiten zoals plastic pyrolyse. Deze activiteiten zijn voor ons erg interessant omdat ze het industriële cluster versterken en bijgdragen aan de decarbonisatie van ons haventerrein. We zijn met de bedrijven Waste4Me en Xycle, die vergevorderde plannen hebben om zich hier te vestigen, een lead-traject ingegaan.’ Xycle is een consortium waarin Patpert Teknow Systems, NoWIT BV en Vopak Ventures deelnemen. Patpert Teknow Systems heeft een beproefde technologie die in India al commercieel wordt toegepast. In 2023 hoopt het bedrijf ook in Moerdijk op te kunnen starten. Waste4Me heeft sinds 2019 een demonstratiefabriek in de Pyrolyse Proeftuin en wil deze in eerste instantie opschalen tot 35 kton en wil in de toekomst een miljoen ton pyrolyse olie produceren.

Ondanks dat er nog een aantal struikelblokken te overwinnen is, kan plastic pyrolyse zeker een belangrijke bijdrage leveren om de chemische industrie circulair te maken. De dag dat al het plastic als grondstof kan worden hergebruikt, is nog een stip op de horizon, maar komt hiermee wel een stapje dichterbij. Getuige ook de vele initiatieven van de industrie in binnen- en buitenland.

Projecten

BP – Brightmark: Next Generation Plastic Renewable Plant in Nederland, België of Duitsland naar Amerikaans model. Capaciteit: 100 kiloton plastic per jaar, waarbij zo’n 68 miljoen liter brandstof en nafta wordt verkregen en 22 miljoen liter wax.

Shell – Pryme – BlueAlp: Pryme bouwt een fabriek in Rotterdam waar vanaf 2022 60 duizend ton plastic afval wordt omgezet in pyrolyseolie. Shell neemt de olie af en mengt deze bij in de krakers in Moerdijk en Rheinland. Er zijn plannen voor een tweede fabriek die jaarlijk 350 duizend ton pyrolyse-olie produceert. Oplevering: 2024.

Chemelot – Itero, Recycling Technologies, Plastic Energy, Sabic: Itero bouwt een demonstratieplant op de Brightlands Chemelot Campus om plastic om te zetten in pyrolyse-olie, -gas en wax. Capaciteit: 27 kiloton gemengd en vervuild plastic. Oplevering: 2023. Op Chemelot werken ook Recycling Technologies en Plastic Energy (in samenwerking met Sabic) aan plastic pyrolyse. De installatie van Plastic Energy wordt in 2022 in gebruik genomen en produceert dan zo’n vijftien duizend ton pyrolyse-olie per jaar.

Dow – Fuenix – Haldor Topsoe: Fuenix Ecogy Group levert pyrolyse­olie aan Dow, die deze gebruikt in haar plasticsproductie. Dow wil in 2025 minimaal honderdduizend ton gerecycled plastic in het productaanbod in de EU te hebben. In Terneuzen wordt daarnaast een Market Development Unit gebouwd (capaciteit: tienduizend ton per jaar) die gebruikmaakt van de PureStep-technologie van Haldor Topsoe.

Renasci – BlueAlp, Indaver: Renasci heeft in Oostende een pyrolyse­installatie van BlueAlp met een capaciteit van 120 duizend ton per jaar in bedrijf. Indaver bouwt in Antwerpen een demonstratie­installatie om vijftienduizend ton plastic per jaar te verwerken.

De Californische stad Lancaster krijgt de primeur van de eerste waterstoffabriek die gebruikmaakt van plasmatechnologie. Het Amerikaanse SGH2 Energy ontwikkelde de zogenaamde Solena Plasma Enhanced Gasification (SPEG) technologie dat koolwaterstofrijk afval zoals papier en plastic volledig afbreekt en daarna weer opbouwt tot synthesegas. Het project heeft ook een Nederlands tintje. Fluor neemt namelijk het engineeringsdeel van de grote pilot voor zijn rekening, terwijl Stork het onderhoud en operatiedeel verzorgt.

Lees het artikel in onze digitale editie van Industrielinqs magazine!

ArcelorMittal Belgium heeft zijn hoogoven B in Gent vernieuwd. Hiermee is het staalbedrijf klaar voor een toekomst waarin hij niet alleen de CO2-uitstoot wil verminderen, maar ook afval uit de maatschappij wil verwerken.
De twintig jaar oude hoogoven is zo aangepast dat de productiviteit is verhoogd en zodat ze in de toekomst andere grondstoffen kan verwerken. Want ArcelorMittal is met een heleboel projecten bezig om zijn staalproductie te verduurzamen. Houtafval, plastic, afvalgassen en groene waterstof moeten daar als grondstof bij helpen. De bijproducten van het hoogovenproces moeten ook weer dienen als grondstof voor de cementsector, (petro)chemie en zelfs de voedingsindustrie. Het bedrijf heeft de ambitie om tegen 2050 klimaatneutraal te zijn.

5.000 ton staal

In september 2020 is gestart met de vernieuwing van de oven. In februari was het project klaar. Zo’n anderhalve maand later dan gepland. Een van de redenen waren de coronamaatregelen. De hoogoven heeft een geoptimaliseerde vorm gekregen. Verder is ArcelorMittal overgeschakeld naar een nieuw PLC-platform en zijn de veiligheidsconcepten naar een hoger niveau gebracht. Daarnaast is er een nieuwe netwerkinfrastructuur gekomen, is de procescomputersoftware aangepast en zijn modellen voor de sturing van de nieuwe hoogoven geoptimaliseerd. Voor de hoogovenvernieuwing is 5.000 ton staal en 3.000 ton vuurvast materiaal gebruikt. Daarnaast is er 265 kilometer aan elektrische kabels getrokken.

Groene koolstof

De nieuwe ‘state-of-the-art hoogoven’ dient als platform om nieuwe technologie en nieuwe grondstoffen in te kunnen zetten. In de hoogovens wil de staalproducent fossiele koolstof vervangen door groene en circulaire koolstof en door groene en circulaire waterstof. Nu worden nog fossiele varianten gebruikt in het proces. Bijvoorbeeld om de grondstof ijzererts te verwerken. Dit is een combinatie van ijzer en zuurstof. Voor de staalproductie moet het ijzergehalte richting de honderd procent gaan. De zuurstof moet dus worden verwijderd. Dat doet het bedrijf nu met fossiele koolstof.

ArcelorMittal zet voor dit proces al steeds meer groene waterstof in. Maar heeft ook nog alternatieven nodig, want er is bij lange na niet genoeg groene waterstof beschikbaar. Ze zet daarom in op groene koolstof. Met de ‘Torero-installatie’ kan het bedrijf vanaf eind 2022 houtafval verwerken tot biokoolstof die geschikt is voor het hoogovenproces.

Bio-ethanol

Bij het gebruik van koolstof ontstaat CO en CO2. Om die twee te scheiden, bouwt ArcelorMittal een installatie. Daarnaast bouwt ze ook nog een installatie, Steelanol genaamd, die de CO vervolgens met behulp van bacteriën omzet in bio-ethanol. Deze moet in 2022 operationeel zijn. En samen met chemiebedrijf Dow in Terneuzen draait het staalbedrijf een pilotproject om CO om te vormen tot synthetische nafta. Verder loopt er nog een project om restgassen van de cokesfabriek en de chemische industrie naar de hoogoven te begeleiden waar ze fossiele brandstoffen kunnen vervangen.

Ook kijkt ArcelorMittal waar ze de CO2 in kan zetten om nuttige producten te maken voor de maatschappij. Zo loopt er een project om CO2 op te slaan in beton en onderzoekt ze samen met de Universiteit Gent of CO2 kan worden gebruikt om eiwitten te maken voor diervoeding.

Afval

ArcelorMittal richt zich echter niet alleen op het emissieprobleem, maar ook op het afvalprobleem. De staalproducent wil zijn hoogovens inzetten als afvalverwerkers. Via het Torero-project kan het bedrijf afvalhout uit containerparken voorbewerken tot biokoolstof die geschikt is voor het hoogovenproces. Ook lopen twee projecten waarbij plasticafval in de vorm van poeder of gas in de hoogoven kan worden geïnjecteerd.

Dan is er ook nog het eigen afval. Dat probeert het bedrijf te hergebruiken. Het hoogovenslak wordt ingezet in de cementindustrie. Een andere vorm van slak, LD-slak, wordt gebruikt in waterbouwwerken.

Impact op de site

De vernieuwing van de hoogoven had een behoorlijke impact op de site van ArcelorMittal in Gent. Met maar één van de twee hoogovens draaiende, kon er maandenlang minder worden geproduceerd. Daar was al rekening mee gehouden door van tevoren extra stock aan te leggen. Hoewel Covid-19 lastig was voor het werken tijdens de vernieuwing, zorgde het er ook voor dat er minder vraag was naar staal.

ArcelorMittal Belgium

ArcelorMittal Belgium heeft vestigingen in Gent, Luik, Genk en Geel en telt 5.000 medewerkers. De totale directe en indirecte tewerkstelling wordt op 30.000 banen geraamd. Het bedrijf produceert hoogwaardig staal voor de meest uiteenlopende toepassingen in de automobielsector en andere industriële sectoren zoals de groene-energiesector, bouwsector, witgoedsector en de
verpakkingssector.

Om het gevecht tegen de plasticsoep uit te breiden, zijn vanuit het ministerie van Infrastructuur en Waterstaat strengere normen aangekondigd om plastic zwerfaval in rivieren tegen te gaan en plastic in de grond fors te verminderen.

Per 1 januari 2019 mogen plastics nog slechts sporadisch in grond- en baggerspecie aanwezig zijn. Grond- en baggerspecie is grond die wordt afgegraven en bijvoorbeeld gebruikt bij de aanleg van dijken en wegen, het ophogen van industrieterreinen of het zogenaamde verondiepen van plassen. In Nederland wordt jaarlijks ruim 40 miljoen kubieke meter per jaar van dergelijke grond verwerkt. Staatssecretaris Stientje van Veldhoven past hiervoor de Regeling bodemkwaliteit aan.

Daarnaast pakt Van Veldhoven samen met minister Van Nieuwenhuizen de plasticsoep in zee aan. Die wordt deels veroorzaakt door plastics dat door rivieren wordt meegevoerd. Volgens Van Nieuwenhuizen wordt, met een nieuwe aanpak tegen plastic zwerfafval in rivieren, het probleem bij de bron aangepakt. Allereerst wordt in kaart gebracht wat de plastic hotspots zijn waar het plastic afval in de rivieren stroomt en als deze in beeld zijn willen de bewindslieden bijdragen aan projecten die deze afvalstromen gaan stoppen. Voor deze aanpak stellen zij 5 miljoen euro beschikbaar. Waar mogelijk wordt aangesloten bij al bestaande ontwikkelingen en initiatieven.