Finstral Magazine F_04
Frame Reframe: 180 pagina’s met interviews, ideeën en informatie over thema’s rondom architectuur in al haar facetten!
PVC.
Circulair gedacht.
1. Productie
PVC (polyvinylchloride) wordt in principe gemaakt van twee grondstoffen: chloor, dat uit zout wordt gewonnen, en ethyleen, dat afkomstig is van fossiele grondstoffen, bio-ethyleen of chemische recycling. Deze stoffen reageren met vinylchloride-monomeren (VCM), die worden gepolymeriseerd tot PVC. De productie van een ton PVC op basis van fossiele grondstoffen geeft een uitstoot van 1,9 à 2,6 ton CO2 – afhankelijk van de stroombron en de uitgangsproducten die worden gebruikt. Er is niet alleen stroom nodig voor de vervaardiging, maar ook warmte-energie, met name voor de crack-processen en het drogen.
2. Kansen
Duurzaam: PVC gaat uitzonderlijk lang mee, iets wat een belangrijk duurzaamheidscriterium is.
Mechanische recycling: PVC-afval wordt versnipperd, gereinigd en verwerkt tot granulaat of poeder zonder dat de chemische structuur ervan verandert. Het proces is energiezuinig, kostenefficiënt, zorgt voor behoud van de materiaalkwaliteit en is bijzonder geschikt voor zuiver PVC uit productieafval of oude kozijnen. Als er sprake is van materiaalmengsels, verontreinigingen, vreemde stoffen en weekmakers wordt recycling veel lastiger.
Chemische recycling: Kunststof wordt chemisch afgebroken tot zijn basisbouwstenen, waarbij grondstoffen (bijv. ethyleen) na de verwerking dezelfde kwaliteit hebben als de primaire bronnen. De uitdagingen van deze energie-intensieve methode zijn vooral gelegen in de hoge hoeveelheid chloor die vrijkomt en in de wettelijke beperkingen op het gebruik van de recyclaten (zie ‘massabalans’).
Bioethyleen: Het duurzame alternatief voor fossiele ethyleen – chemisch identiek, verkregen uit koolzaadolie of reststromen zoals frituurvet. Van bioethyleen gemaakte PVC reduceert de CO2-voetafdruk met meer dan 60%.
Defossilisering: Het gebruik van bio-based grondstoffen zoals bioethyleen uit organische reststromen of koolstof uit carbon-capture-technologieën biedt een duurzaam alternatief voor fossiele koolstofbronnen. PVC zou bijvoorbeeld in de toekomst als CO2-opslag kunnen dienen.
CO2 als grondstof (CCU: Carbon Capture & Utilization): In plaats van afhankelijk te zijn van aardolie zoals in het verleden, zou CO2 – bijvoorbeeld afkomstig van industriële afvalgassen of rechtstreeks uit de atmosfeer – in de toekomst ook kunnen dienen als koolstofbron. Er kunnen verschillende chemische conversieprocessen worden gebruikt om ethyleen (de belangrijkste basiscomponent voor PVC) te produceren. Op de lange termijn zou PVC dus klimaatneutraal of zelfs klimaatpositief kunnen worden.
Massabalans: Met deze methode kunnen grondstoffen van identieke kwaliteit maar van verschillende oorsprong (fossiel, bio-based, gerecycled) worden gemengd en kan hun aandeel in het eindproduct administratief maar niet fysiek worden aangetoond. In de elektriciteitssector kan het elektriciteitsnet dankzij deze methode mede worden gevoed door groene stroom. Voor basismaterialen in de chemische industrie, zoals ethyleen, zou de toelating van het massabalansproces een echte game-changer zijn. Tot nu toe is het gebruik van ethyleen volgens het massabalansprincipe voor de productie van PVC echter wettelijk nog niet toegestaan.
3. Uitdagingen
Technische obstakels bij recycling: Een gesloten mechanische kringloop is alleen in die gevallen zonder downcycling mogelijk als het materiaal maar uit één soort bestaat. Co-extrusie – het mengen van PVC-materialen van hoge en lage kwaliteit – maakt recycling aanzienlijk lastiger. Ook oude verontreinigingen, zoals stabiliserend lood, zijn problematisch. Hoewel in de Europese PVC-industrie sinds 2015 geen loodverbindingen meer worden gebruikt, kunnen oudere producten of nieuwe kozijnen met gerecycled materiaal van oude kozijnen nog steeds lood bevatten. Dit maakt recycling duurder en in sommige gevallen zelfs onmogelijk.
Hoge kosten: Bioethyleen kan wel drie keer zo duur zijn als fossiel ethyleen.
Onzekerheden wat betreft wet- en regelgeving: Het feit dat de massabalansmethode nog niet overal word erkend, vormt een belemmering voor recyclingstrategieën. De EU bespreekt verschillende modellen die certificering volgens ISCC+ of REDcert vereisen om het gerecyclede aandeel in producten aan te tonen. Er is ook onzekerheid over de vraag of chemische recycling volledig kan worden meegeteld voor recyclingquota.
Focus op recyclingquota in plaats van op CO2-reductie: De wet- en regelgeving richt zich op vaste recyclingquota. Wanneer zij echter zou zijn gebaseerd op de voetafdruk, dan zou dit innovatievere, technologie-open benaderingen voor CO2-reductie kunnen bevorderen.
Energiebron als sleutel tot CO2-reductie: De productie van PVC is energie-intensief. Alleen al voor chloor-elektrolyse is 2,5 à 3,5 MWh elektriciteit per ton nodig. Hernieuwbare energiebronnen zijn daarom essentieel.
Indirecte emissies: Naast directe emissies, bijv. als gevolg van chloor-elektrolyse, ontstaat er bijvoorbeeld ook nog CO2-uitstoot door procesenergie, transport en het gebruik van hulpstoffen
4. Best-case-scenario 2050
Uniforme CO2-compensatie binnen de EU: Beslissingen over materialen volgen niet langer recyclingquota, maar de werkelijke CO2-voetafdruk.
Gesloten recyclingkringloop: Mechanische en chemische recycling vullen elkaar perfect aan, zodat PVC-afval van één soort zonder kwaliteitsverlies wordt teruggevoed in de productiecyclus via mechanische recycling, terwijl al het overige afval wordt hergebruikt door middel van chemische recycling.
Koolstofvrije productie: Fossiele grondstoffen worden vervangen door bio-based ethyleen, CCU-technologieën en chemische recycling.
PVC als CO2-opslag: Door CO2 uit de atmosfeer te gebruiken voor de productie van polymeren, kan koolstof voor een lange tijd in het materiaal worden gebonden. Idealiter zou PVC zelfs klimaatpositief kunnen worden.
Productie uitsluitend met hernieuwbare energie: De PVC-productie vindt voor 100% plaats met hernieuwbare energie. Energie-intensieve processen zoals carbon capture zijn rendabel geworden dankzij goedkope groene stroom.
Oneindige recycling: Door mechanische en chemische recyclingprocessen te combineren blijven PVC-producten in de cyclus zonder in te boeten op kwaliteit.
PVC (polyvinylchloride) wordt in principe gemaakt van twee grondstoffen: chloor, dat uit zout wordt gewonnen, en ethyleen, dat afkomstig is van fossiele grondstoffen, bio-ethyleen of chemische recycling. Deze stoffen reageren met vinylchloride-monomeren (VCM), die worden gepolymeriseerd tot PVC. De productie van een ton PVC op basis van fossiele grondstoffen geeft een uitstoot van 1,9 à 2,6 ton CO2 – afhankelijk van de stroombron en de uitgangsproducten die worden gebruikt. Er is niet alleen stroom nodig voor de vervaardiging, maar ook warmte-energie, met name voor de crack-processen en het drogen.
2. Kansen
Duurzaam: PVC gaat uitzonderlijk lang mee, iets wat een belangrijk duurzaamheidscriterium is.
Mechanische recycling: PVC-afval wordt versnipperd, gereinigd en verwerkt tot granulaat of poeder zonder dat de chemische structuur ervan verandert. Het proces is energiezuinig, kostenefficiënt, zorgt voor behoud van de materiaalkwaliteit en is bijzonder geschikt voor zuiver PVC uit productieafval of oude kozijnen. Als er sprake is van materiaalmengsels, verontreinigingen, vreemde stoffen en weekmakers wordt recycling veel lastiger.
Chemische recycling: Kunststof wordt chemisch afgebroken tot zijn basisbouwstenen, waarbij grondstoffen (bijv. ethyleen) na de verwerking dezelfde kwaliteit hebben als de primaire bronnen. De uitdagingen van deze energie-intensieve methode zijn vooral gelegen in de hoge hoeveelheid chloor die vrijkomt en in de wettelijke beperkingen op het gebruik van de recyclaten (zie ‘massabalans’).
Bioethyleen: Het duurzame alternatief voor fossiele ethyleen – chemisch identiek, verkregen uit koolzaadolie of reststromen zoals frituurvet. Van bioethyleen gemaakte PVC reduceert de CO2-voetafdruk met meer dan 60%.
Defossilisering: Het gebruik van bio-based grondstoffen zoals bioethyleen uit organische reststromen of koolstof uit carbon-capture-technologieën biedt een duurzaam alternatief voor fossiele koolstofbronnen. PVC zou bijvoorbeeld in de toekomst als CO2-opslag kunnen dienen.
CO2 als grondstof (CCU: Carbon Capture & Utilization): In plaats van afhankelijk te zijn van aardolie zoals in het verleden, zou CO2 – bijvoorbeeld afkomstig van industriële afvalgassen of rechtstreeks uit de atmosfeer – in de toekomst ook kunnen dienen als koolstofbron. Er kunnen verschillende chemische conversieprocessen worden gebruikt om ethyleen (de belangrijkste basiscomponent voor PVC) te produceren. Op de lange termijn zou PVC dus klimaatneutraal of zelfs klimaatpositief kunnen worden.
Massabalans: Met deze methode kunnen grondstoffen van identieke kwaliteit maar van verschillende oorsprong (fossiel, bio-based, gerecycled) worden gemengd en kan hun aandeel in het eindproduct administratief maar niet fysiek worden aangetoond. In de elektriciteitssector kan het elektriciteitsnet dankzij deze methode mede worden gevoed door groene stroom. Voor basismaterialen in de chemische industrie, zoals ethyleen, zou de toelating van het massabalansproces een echte game-changer zijn. Tot nu toe is het gebruik van ethyleen volgens het massabalansprincipe voor de productie van PVC echter wettelijk nog niet toegestaan.
3. Uitdagingen
Technische obstakels bij recycling: Een gesloten mechanische kringloop is alleen in die gevallen zonder downcycling mogelijk als het materiaal maar uit één soort bestaat. Co-extrusie – het mengen van PVC-materialen van hoge en lage kwaliteit – maakt recycling aanzienlijk lastiger. Ook oude verontreinigingen, zoals stabiliserend lood, zijn problematisch. Hoewel in de Europese PVC-industrie sinds 2015 geen loodverbindingen meer worden gebruikt, kunnen oudere producten of nieuwe kozijnen met gerecycled materiaal van oude kozijnen nog steeds lood bevatten. Dit maakt recycling duurder en in sommige gevallen zelfs onmogelijk.
Hoge kosten: Bioethyleen kan wel drie keer zo duur zijn als fossiel ethyleen.
Onzekerheden wat betreft wet- en regelgeving: Het feit dat de massabalansmethode nog niet overal word erkend, vormt een belemmering voor recyclingstrategieën. De EU bespreekt verschillende modellen die certificering volgens ISCC+ of REDcert vereisen om het gerecyclede aandeel in producten aan te tonen. Er is ook onzekerheid over de vraag of chemische recycling volledig kan worden meegeteld voor recyclingquota.
Focus op recyclingquota in plaats van op CO2-reductie: De wet- en regelgeving richt zich op vaste recyclingquota. Wanneer zij echter zou zijn gebaseerd op de voetafdruk, dan zou dit innovatievere, technologie-open benaderingen voor CO2-reductie kunnen bevorderen.
Energiebron als sleutel tot CO2-reductie: De productie van PVC is energie-intensief. Alleen al voor chloor-elektrolyse is 2,5 à 3,5 MWh elektriciteit per ton nodig. Hernieuwbare energiebronnen zijn daarom essentieel.
Indirecte emissies: Naast directe emissies, bijv. als gevolg van chloor-elektrolyse, ontstaat er bijvoorbeeld ook nog CO2-uitstoot door procesenergie, transport en het gebruik van hulpstoffen
4. Best-case-scenario 2050
Uniforme CO2-compensatie binnen de EU: Beslissingen over materialen volgen niet langer recyclingquota, maar de werkelijke CO2-voetafdruk.
Gesloten recyclingkringloop: Mechanische en chemische recycling vullen elkaar perfect aan, zodat PVC-afval van één soort zonder kwaliteitsverlies wordt teruggevoed in de productiecyclus via mechanische recycling, terwijl al het overige afval wordt hergebruikt door middel van chemische recycling.
Koolstofvrije productie: Fossiele grondstoffen worden vervangen door bio-based ethyleen, CCU-technologieën en chemische recycling.
PVC als CO2-opslag: Door CO2 uit de atmosfeer te gebruiken voor de productie van polymeren, kan koolstof voor een lange tijd in het materiaal worden gebonden. Idealiter zou PVC zelfs klimaatpositief kunnen worden.
Productie uitsluitend met hernieuwbare energie: De PVC-productie vindt voor 100% plaats met hernieuwbare energie. Energie-intensieve processen zoals carbon capture zijn rendabel geworden dankzij goedkope groene stroom.
Oneindige recycling: Door mechanische en chemische recyclingprocessen te combineren blijven PVC-producten in de cyclus zonder in te boeten op kwaliteit.
Circulair gedacht.
Wie duurzaamheid serieus neemt, moet zodanig met materialen omgaan dat er geen afval ontstaat. Dit geldt ook voor kozijnfabrikanten. Een circulaire uitwisseling met de belangrijkste leveranciers van Finstral.
