Het nieuwe Circular Economy Program van BASF: batterijen, kunststoffen, hernieuwbare grondstoffen

In een circulaire economie is het doel om afval te voorkomen, producten te hergebruiken en hulpbronnen terug te winnen. “Bedrijven die oplossingen kunnen bieden voor de transformatie naar een circulaire economie zullen een cruciaal concurrentievoordeel hebben”, zei Martin Brudermüller, voorzitter van de Raad van Bestuur en Chief Technology Officer bij BASF, die sprak over de circulaire economie, een sleutelkwestie van de toekomst in de maatschappij en in de politiek. BASF heeft daarom een nieuw Circular Economy Program gelanceerd. Tegen het jaar 2030 wil de onderneming haar omzet met oplossingen voor de circulaire economie verdubbelen tot €17 miljard. Om dit te bereiken, concentreert de onderneming zich op drie actiegebieden: circulaire grondstoffen, nieuwe materiaalkringlopen en nieuwe bedrijfsmodellen. Vanaf 2025 wil BASF jaarlijks 250.000 ton gerecyclede en op afval gebaseerde grondstoffen verwerken, ter vervanging van fossiele grondstoffen. “De weg naar een circulaire economie zal enorme inspanningen van onze kant vergen. Maar we zijn deze uitdaging met inzet en creativiteit aangegaan en we kunnen voortbouwen op onze innovatieve kracht”, aldus Brudermüller. De voorzitter van de Raad van Bestuur en wetenschappers presenteerden vandaag tijdens de eerste digitale Research Press Conference voorbeelden uit de onderzoekspijplijn van BASF.

Batterijrecycling: Het sluiten van de kringloop in e-mobiliteit

Volgens deskundigen zullen er in het jaar 2030 meer dan 1,5 miljoen ton batterijcellen uit elektrische voertuigen moeten worden verwijderd. Daarnaast is er schroot van de productie van cellen en kathode-actieve materialen en hun voorlopers. Deze bevatten waardevolle grondstoffen zoals lithium, kobalt en nikkel. Met batterijrecycling kunnen deze grondstoffen worden teruggewonnen en opgewerkt. Om lithium-ionbatterijen te recyclen, worden ze eerst gedemonteerd en versnipperd, waardoor een stof ontstaat die "zwarte massa" wordt genoemd. Op dit moment is het mogelijk om grondstoffen uit zwarte massa te recupereren met behulp van verschillende chemische processen. Dit vermindert de koolstofvoetafdruk van de batterijmetalen met minstens 25 procent in vergelijking met de ontginning uit natuurlijke afzettingen.

Tot nu toe is dit proces echter zeer energie-intensief geweest of heeft het grote hoeveelheden zouten opgeleverd die moeten worden verwijderd. Bovendien is het rendement van de grondstoffen nog steeds te laag. BASF ontwikkelt een nieuw, zeer efficiënt chemisch proces met tal van voordelen: Het kan hoogzuiver lithium uit de batterijen recupereren met een hoog rendement, het voorkomt afval en het vermindert de ecologische voetafdruk verder in vergelijking met bestaande processen.

Op deze manier ondersteunt BASF de doelstellingen van de Europese Commissie om een duurzame Europese waardeketen voor batterijen op te zetten. Het recycleproces van BASF kan een belangrijke rol spelen bij het creëren van een circulaire economie voor batterijen in Europa.

Additieven om het recyclen van kunststoffen te verbeteren

Ook voor kunststoffen werken BASF-onderzoekers aan manieren om materiaalkringlopen efficiënter te sluiten. Volgens een studie van het adviesbureau Conversio wordt wereldwijd ongeveer 250 miljoen ton plastic afval per jaar geproduceerd. Slechts ongeveer 20 procent van dit plastic wordt gerecycled, waardoor het materiaal in omloop blijft. Bij mechanische recycling wordt plastic afval geshredderd en gesmolten tot recyclingmateriaal, dat vervolgens wordt gebruikt om nieuwe producten te maken. Dit materiaal is echter niet geschikt voor veel toepassingen zonder verdere verwerking. Een van de redenen hiervoor is dat bij herhaald gebruik en verwerking de polymeerketens vaak zozeer beschadigd raken dat de kunststof broos of vergeeld wordt. Een andere reden is dat plastic afval vaak bestaat uit een mengsel van verschillende kunststofsoorten die niet van elkaar te scheiden zijn. Zo worden drankflessen bijvoorbeeld gemaakt van polyethyleentereftalaat (PET), terwijl de deksels meestal gemaakt zijn van polypropyleen (PP). Dergelijke mengsels van incompatibele kunststoffen hebben een aanzienlijk negatief effect op de kwaliteit.

BASF-onderzoekers hebben deze problemen aangepakt door verschillende plastic additievenverpakkingen te ontwikkelen om de kwaliteit van gerecyclede materialen specifiek te stabiliseren en te verbeteren. Oplossingen zoals compatibilisatoren zullen de mechanische eigenschappen van polymeermengsels verbeteren. Hierdoor worden mechanisch gerecyclede kunststoffen en de producten die ervan worden gemaakt in een kunststofcyclus geüpgraded.

Plastic afval wordt een nieuwe grondstof voor de chemische industrie

Elk jaar gaat er wereldwijd 200 miljoen ton plastic afval verloren. Een belangrijke aanvulling op mechanische recycling is chemische recycling, waarbij een andere aanpak wordt gehanteerd om een circulaire economie voor kunststoffen te creëren. Chemische recycling zet plastic afval om in secundaire grondstoffen, bijvoorbeeld via een thermochemisch proces dat pyrolyse wordt genoemd. Het resultaat van dit proces is pyrolyse-olie, die door de chemische industrie kan worden gebruikt om nieuwe producten te maken. De voordelen van dit proces zijn dat het ook gemengde en onreine kunststofafvalstromen kan recyclen. Bovendien zijn producten gemaakt van pyrolyse-olie niet te onderscheiden van conventionele producten, zodat ze zelfs in de meest veeleisende toepassingen kunnen worden ingezet. Dit betekent dat voor het eerst in de geschiedenis autocomponenten, medische apparatuur en zelfs levensmiddelenverpakkingen uit dit soort plastic afval kunnen worden gemaakt.

Om deze veelbelovende technologie vooruit te helpen, lanceerde BASF in 2018 zijn ChemCyclingTM -project. Samen met samenwerkingspartners werken BASF-onderzoekers aan de verdere ontwikkeling en verbetering van het proces om pyrolyse-olie te produceren uit gemengd plastic afval. De ontwikkeling van geschikte katalysatoren voor de nieuwe procestechnologie is daarbij een belangrijk aspect. Deze katalysatoren moeten ervoor zorgen dat er altijd hoogzuivere pyrolyse-olie wordt geproduceerd, ook als de samenstelling van het kunststofafval varieert. In de pyrolyse-installatie van BASF's Noorse partner Quantafuel is al een katalysator van de eerste generatie geïntegreerd. Om het ontwikkelingswerk uit te voeren, maken wetenschappers van de twee bedrijven gebruik van de expertise en high-throughput testlaboratoria van BASF's dochteronderneming hte in Heidelberg, Duitsland, en van de rekencapaciteit van BASF's supercomputer.

Rambutan-programma: Organische grondstoffen, op duurzame wijze verkregen

Hernieuwbare grondstoffen zijn een andere pijler van het circulaire economieprogramma van BASF. BASF is van plan om de hoeveelheid hernieuwbare grondstoffen verkregen uit duurzame bronnen in haar productie verder te vergroten. Een voorbeeld hiervan is het Rambutan-programma, dat hoogwaardige cosmetische werkzame stoffen verkrijgt uit delen van een plant die voorheen niet werden gebruikt. Voor klanten in de cosmetica-industrie zijn de BASF-onderzoekers altijd op zoek naar interessante actieve ingrediënten in de natuur, bijvoorbeeld in boomschors, bladeren, wortels, zaden en fruit. Ze bestuderen jaarlijks duizenden monsters. Zo werden ze zich bewust van de stoffen in de ramboetanboom (Nephelium lappaceum) - een nauwe verwant van de lycheeënboom. De BASF-onderzoekers ontdekten dat een waterig extract van de bladeren van de boom een activerend effect heeft op verschillende menselijke huidgenen en de aanmaak van collageen bevordert. Bovendien hebben actieve bestanddelen uit de schil en de zaden van de vrucht een positief effect, omdat ze helpen het vochtgehalte in de huid te verhogen en de haarwortels te vitaliseren. BASF heeft daarom een manier gevonden om niet alleen de sappige vrucht, maar ook de schillen, bladeren en zaden te gebruiken, zodat geen enkel deel van de plant verloren gaat.

Om de cosmetische ingrediënten duurzaam in te kopen via het Rambutan-programma heeft het bedrijf een sociaal en milieuverantwoorde toeleveringsketen opgezet met lokale partners in Vietnam en is het begonnen met de teelt van de eerste twee biologisch gecertificeerde ramboetantuinen in Vietnam. Het programma stelt de arbeiders in staat om een bovengemiddeld inkomen te verdienen, biedt een ziektekostenverzekering en zorgt voor veiligere werkomstandigheden. Dit betekent dat de superfruit niet alleen voordelen biedt voor de consument, maar ook voor de arbeiders en de lokale omgeving.

Meer informatie over de presentaties op de Research Press Conference en verdere voorbeelden met betrekking tot de circulaire economie bij BASF zijn hier te vinden (Engels).