Voedselveilig recyclen: alles moet kloppen

Binnen 4 jaar is het 2030. En ja: de alarmbellen mogen afgaan, want dán al moeten levensmiddelenbedrijven volgens de Packaging and Packaging Waste Regulation (PPWR) recyclaat toepassen in hun verpakkingen. De knelpunten en uitdagingen zijn groot. Vaststaat dat een succesvolle verwerking naar een voedselveilig recyclaat start met een goed ontwerp van de verpakking.

De meeste levensmiddelen (boter, diepvriesfriet, snoep, koek, ijs, toetjes, saus, brood, gesneden groenten, aardappelen, rijst, pasta) zijn nu verpakt in polyethyleen (PE) of polypropyleen (PP). In de PPWR staat dat in verpakkingen van deze levensmiddelen 10% recyclaat ingezet moet gaan worden. Lastig, omdat er nu nog geen enkele recycler een formele toestemming heeft om voedselveilig PP- of PE-recyclaat op de Europese markt te zetten. De tijd dringt. 

Wacht niet af

Een aantal levensmiddelenbedrijven maakt plannen om over te stappen naar polyethyleentereftalaat (PET), waar wél voedselveilig recyclaat van op de markt is. Andere bedrijven doen mee in onderzoekstrajecten om plastic afval te reinigen met nieuwe decontaminatie-technologieën. Helaas wachten de meeste bedrijven af, terwijl een proactieve aanpak om hun verpakkingen gereed te maken voor voedselveilige (mechanische) recycling veel zinvoller zou zijn. Pas wanneer er voldoende geschikte verpakkingen in het PMD-afval zitten, wordt het voor recyclers aantrekkelijk om te investeren in recyclingprocessen die voedselveilig recyclaat kunnen produceren.

Geen richtlijnen, wel richting

Recyclers die voedselveilig PE of PP recyclaat op de Europese markt willen brengen moeten een novel technology aanvraag doen bij de Europese Voedselveiligheidsautoriteit (EFSA). Als EFSA een positief oordeel geeft, krijgt de recycler toestemming van de Europese Commissie om het recyclaat als voedselveilig te verkopen. Een positief oordeel is dus cruciaal. De beoordelingswijze van de EFSA is echter tot op heden niet vastgesteld. Voor PET zijn er richtlijnen, maar het is niet bekend hoe een aanvraag voor PE en PP eruit moet zien. Wel weten we inmiddels, op basis van oordelen uit het verleden, dat EFSA doorgaans een conservatieve en risicomijdende benadering kiest. Dus om bij EFSA een kans te maken op een positief oordeel, zul je veel analyseresultaten van de grondstof en het gereinigde recyclaat moeten aanleveren. Bovendien zal je moeten aantonen dat migratie van stoffen uit een verpakking die (deels) van recyclaat is gemaakt naar het levensmiddel, voldoet aan de voedselcontactmaterialen-wetgeving. Deze analyses en migratietesten zijn ingewikkeld en duur, zeker op het detailniveau dat EFSA de informatie wil hebben. Een recycler zet dit traject dus alleen in gang als er een grote kans op succes is. De recycler moet de risico’s kennen en aantoonbaar kunnen beheersen. Het is daarom essentieel om uitsluitend verpakkingen, die ontworpen zijn voor voedselveilig recyclen, als grondstof te hebben, omdat alleen díe als zodanig kunnen worden gerecycled. 

Dit betekent dat er – los van eventuele productresten of andere vervuilingen - idealiter twee soorten materialen in een verpakking aanwezig zijn: het doelmateriaal (1), dat behouden blijft tijdens het recyclingproces, en de niet-doelmaterialen (2) (labels, doppen, top-folie, etc.) die volledig verwijderd worden. Helaas is de werkelijkheid weerbarstiger en zijn er zowel niet-doelmaterialen als additieven in het doelmateriaal, die niet volledig kunnen worden verwijderd. In beide gevallen mogen ze de kwaliteit van het recyclaat niet verlagen en ook niet tijdens het recyclingproces uiteenvallen in potentieel risicovolle stoffen. 

Scheidingstechnieken 

Na vele jaren onderzoek naar de mechanische recycling van verpakkingskunststoffen, weten we inmiddels redelijk goed welke processen welke verpakkingscomponenten met welke efficiëntie kunnen verwijderen. De beste scheidingstechnieken zijn magneten en wervelstroomscheiders voor metalen. Voor polymeren met sterk uiteenlopende dichtheden is drijf-zink-scheiding de beste techniek. Zeven werkt goed met vormvaste verpakkingen, die niet vervormen of versplinteren. De meest gangbare sorteertechnologie is gebaseerd op nabij-infrarood (NIR). De effectiviteit hiervan is maximaal 90%. Optische sorteermachines die scheiden op kleur, code of markering, of die werken via beeldherkenning, zijn nieuwe sorteertechnieken. Ze maken, in combinatie met reguliere scheidingstechnieken, het mogelijk om goed-ontworpen levensmiddelenverpakkingen selectief af te scheiden. Dit is belangrijk, omdat we verwachten dat EFSA een zeer hoge mate van object-zuiverheid van de grondstof gaat gebruiken als beoordelingscriterium.

Bedrukking verwijderen

Levensmiddelenverpakkingen moeten verplicht informatie tonen over de ingrediënten, eventuele allergieën, herkomst, etc. Bovendien willen producenten hun product aanprijzen via de verpakking. Zodoende kent elke levensmiddelenverpakking een vorm van bedrukking. Maar juist die bedrukking is een bron van chemicaliën en zorgwekkende stoffen. Cruciaal voor het voedselveilig recyclen is dus, dat alle bedrukking verwijderd wordt tijdens het recyclingproces. Daar zijn drie soorten strategieën voor bedacht: afscheidbare krimpsleeves, afwasbare etiketten en afwasbare inkt. 

Bij krimpsleeves worden de verpakkingen regulier gemalen. Het meeste labelmateriaal wordt afgezogen met een windzifter, waarna de rest met een maalgoed-sorteermachine wordt verwijderd. Dit kan goed functioneren. Ook zijn er afwasbare zelfklevende labels. Sommige varianten wassen ook echt volledig af, maar andere doen dat slechts gedeeltelijk of laten een deel van de kleefstof achter. Als de labels onvolledig zijn afgewassen, biedt een flake-sorteerder nog een tweede filter, maar als er alleen kleefstof is achtergebleven op het maalgoed, is dit helaas niet mogelijk. Daarnaast zijn er ‘afwasbare inkten’ beschikbaar. Hiermee kan de inkt inderdaad grotendeels van verpakkingen worden afgewassen met frictiewassers. De inkt moet dan samenklonteren tot een poeder met een hoge dichtheid en door middel van drijf-zink-scheiding worden verwijderd. Cruciaal is dat zowel het afwassen als het afscheiden van de inkt volledig plaatsvindt en dat is in de praktijk, bij alle drie de strategieën, uitdagend. 

Decontaminatie-technologieën

Tijdens het recyclingproces moeten stoffen (uit de verpakking zelf of afkomstig van andere verpakkingen), die zijn geabsorbeerd in het kunststof, worden verwijderd. Dit proces wordt decontaminatie genoemd. Het wassen is bij mechanische recycling vaak het eerste decontaminatie-proces. Hiermee worden vooral polaire stoffen verwijderd. Verontreinigingen die diep in de kern van het maalgoed zitten, worden in de recyclingpraktijk (met korte verblijftijden in de frictiewasser) niet altijd verwijderd. De stoffen die het minst goed uit PE en PP maalgoed worden gewassen, zijn apolair of hebben hoge molecuulgewichten (zwaardere moleculen hebben lagere diffusiesnelheden). Tijdens extrusie van het recyclaat worden vluchtige stoffen afgezogen middels ontgassing. Aanvullend wordt recyclaat vaak langere tijd bij verhoogde temperatuur ontgast in silo’s. Bij deze thermische behandelingen blijken de meest vluchtige stoffen voor het grootste gedeelte te verdwijnen, terwijl de minst vluchtige stoffen achterblijven. Daar bovenop zijn meerdere bedrijven bezig om nieuwe decontaminatie-technologieën te ontwikkelen, zoals dissolutie en superkritische koolzuurextractie. Deze technologieën zijn in staat om apolaire en zware moleculen uit PE en PP te verwijderen. De uitdaging is vooral om dit kosteneffectief, betrouwbaar en veilig te kunnen uitvoeren. Door gebruik te maken van meerdere, complementaire scheidings- en decontaminatie-technologieën wordt het mogelijk om de meeste stoffen te kunnen verwijderen. Of dit voldoende is voor het predicaat ‘voedselveilig’ zal moeten blijken.

PP schalen met makkelijk verwijderbare labels en PP schalen zonder labels

Beheerst eer ge begint

Bij de beoordeling van PET-flessen-recyclingprocessen veronderstelt EFSA dat, van alle potentiële voedselveiligheidsrisico’s, het risico op misbruik door de consument het grootste is. Dit is het risico dat iemand een PET-fles thuis gebruikt om bijvoorbeeld pesticides te mengen, motorolie op te slaan, of kwasten schoon te maken met terpentine en de fles dan alsnog inlevert voor recycling. Bij de recycling van PE en PP verpakkingen lijken echter andere risico’s belangrijker. Een reëel risico is bijvoorbeeld dat etiketten met bedrukking onvolledig worden verwijderd, wat kan zorgen voor inktchemicaliën in het recyclaat. Of dat inktbindmiddelen in gewassen maalgoed na extrusie worden omgezet in schadelijke nitrosamines. Ook kan het gebeuren dat in een verpakking dunne kleeflagen van aromatische polyurethanen worden gebruikt, die niet afgewassen kunnen worden en na extrusie kankerverwekkende stoffen vormen. Een ander risico, dat bij PP en PE-verpakkingen groter is dan bij PET-flessen, is dat de labels weliswaar goed te verwijderen zijn, maar dat gedurende het gebruik van de verpakking al kleine hoeveelheden chemicaliën uit het etiket naar de verpakking migreren. Denk hierbij aan weekmakers uit de bedrukking op het label die terechtkomen in de fles, schaal of pot. Dit risico kan worden beheerst door een ander soort weekmaker in de bedrukking te kiezen. Dit alles geeft aan dat de kans op een succesvolle verwerking naar een voedselveilig recyclaat start met een goed ontwerp van de verpakking. Zolang er te weinig verpakkingen op de markt zijn die potentieel voedselveilig gerecycled kunnen worden, heeft het voor recyclers nog nauwelijks zin om recyclingprocessen te ontwikkelen.

Centrale aansturing nodig

Vanaf 2030 moet er dus, ook voor PE en PP verpakkingen, een gedeeltelijk gesloten materiaalkringloop worden verwezenlijkt waarbij tenminste 10% recyclaat bij elke omloop weer wordt ingevoerd. Om zo’n kringloopsysteem goed te laten verlopen, is centrale aansturing en afstemming op alle kritische punten van de kringloop nodig. Naast het kritische aspect van de decontaminatie door de recycler, moet er ook goed gelet worden op de sorteerzuiverheid van de grondstof en de juiste instroom van nieuw kunststof.

Verpakkingen die vanuit hun ontwerp voedselveilig recyclebaar zijn, moeten selectief uit het PMD worden gesorteerd met een hoge zuiverheid. Hiervoor zijn meerdere mogelijkheden: coderen, markeren of sorteren met beeldherkenning. Vooral die laatste techniek maakt nu een grote vlucht. Toch lijken combinaties van beeldherkenning en codes of markeringen noodzakelijk om zowel effectief als zuiver te sorteren. Ook zal er beleid moeten zijn over welke nieuwe kunststoffen met welke additieven worden toegestaan in het circulaire systeem. Een hechte samenwerking met een kunststofleverancier lijkt daarmee onontbeerlijk, zodat de kwaliteit van het nieuwe kunststof gecontroleerd en gemonitord wordt. 

De weg vooruit

Het is tijd om voorbij de kip-ei-situatie te kijken. Door verpakkingen gericht te ontwerpen voor voedselveilige recycling, zodat er zo min mogelijk potentiële verontreinigingen in zitten, én door het hieruit gemaakte recyclaat effectief te decontamineren, moet het mogelijk zijn om een zeer zuiver recyclaat te maken. Vanuit onze onderzoeken met verschillende verpakkingsproducenten weten we al dat hier zeer kansrijke mogelijkheden liggen. Hopelijk kan dit de EFSA overtuigen dat op deze manier de risico’s voldoende beheerst worden. De eerste stap die nu nodig is, is dat er meer verpakkingen komen die geschikt zijn voor voedselveilige recycling. De eerste goed ontworpen verpakkingen zijn al op de markt: een mooi voorbeeld hiervan zijn de PE-melkkannen. Wie volgt?

www.wur.eu/wfbr