Elk jaar bereiken wereldwijd 1,5 miljard autobanden het einde van hun levensduur. Een afvalberg waarmee niets meer gedaan kan worden, omdat het recyclen van autobanden vrijwel onmogelijk is. Het is een berg die dr. Margie Topp – lector Kunststoftechnologie aan hogeschool Windesheim – wil bedwingen. Een missie die een stap dichterbij komt nu zij dit jaar de Deltapremie heeft gewonnen. De prijs maakt de weg vrij voor baanbrekend onderzoek naar het industrieel hergebruik van rubberen banden.
Het lectoraat Kunststoftechnologie is onderdeel van het kenniscentrum Technologie van hogeschool Windesheim in Zwolle. Het onderzoek van het lectoraat richt zich op de verduurzaming en innovatie van de kunststof- en composietindustrie, maar ook op verwante industrieën als de civiele techniek. De kennis die zo ontwikkeld wordt, vloeit terug naar het onderwijs en naar bedrijven. Margie Topp omschrijft haar onderzoeksgroep als een ‘topteam’ dat bestaat uit onderzoekers en docent-onderzoekers die allemaal hun sporen in hun vakgebied hebben verdiend. Als lector Kunststoftechnologie voelt Topp zich dan ook als een vis in het water. Ze beweegt zich op het snijvlak van drie werelden: onderwijs, onderzoek en beroepspraktijk, waarbij het één het ander uiteindelijk moet versterken. “Ik heb een geweldige functie waarin ik écht een verschil kan maken voor een circulaire wereld. Het is een baan waarin alle wegen samenkomen om dit te bereiken. We kijken vanuit verschillende disciplines en door de bril van Engineering en Design naar de wereld van kunststoffen. Mijn team werkt vanuit allerlei invalshoeken aan prachtige projecten waarmee we echt impact kunnen maken: voor de wereld, de industrie en het onderwijs”, vertelt ze. “Door onze kennis van kunststoffen, hun eigenschappen en onze jarenlange ervaring in het ontwerp en design van deze materialen kunnen we innovatieve industriële toepassingen ontwikkelen.”
Een tweede leven voor afgedankte windmolenwieken
Het mes snijdt duidelijk aan twee kanten. Zo moet het onderzoek naar nieuwe circulaire toepassingen het hoger onderwijs in kunststoffen bevorderen én staat het aan de basis van slimme en duurzame oplossingen voor de industrie. Een bijzonder voorbeeld van zo’n project is het onderzoek naar het industrieel hergebruik van oud composiet, zoals windmolenwieken. Een aantal jaar geleden kreeg dr. Albert ten Busschen – associate lector van het lectoraat Kunststoftechnologie – de vraag of hij onderzoek kon doen naar recycling van end-of-life thermoharde composieten, een materiaal dat wordt gebruikt bij de bouw van plezierjachten, treinen en windturbines. Nu Nederland steeds meer grote windmolenparken krijgt, is hiervoor een goede verwerkingsmethode nodig, anders dreigt over 20 jaar een enorme afvalberg van oude windturbines te ontstaan. De wieken van windturbines zijn oersterk en bestand tegen weer en wind, maar dat materiaal – composiet, een praktisch onbreekbare verbinding van vezels en harsen – heeft óók een keerzijde: het is niet te recyclen. “Het probleem is dat je dit materiaal niet meer kunt scheiden in de oorspronkelijke bestanddelen. Bij end-of-life composieten draait het om materialen met een lange levenscyclus die niet meer omgesmolten kunnen worden. De vezels zitten helemaal opgesloten in de kunsthars. Dus gingen onze studenten onder leiding van Albert aan de slag met een andere werkwijze: de composiet wordt versnipperd en dan als verstevigingsmateriaal toegepast in nieuw composiet. We halen het door de shredder om het te verkleinen tot vlokken of stroken, waar alle goede eigenschappen van het materiaal nog wel in zitten. Als je deze vlokken inbedt in nieuwe hars, kun je nieuwe producten maken, zoals damwandplanken, die als oeverbeschoeiing gebruikt worden in Flevoland, stootbalken voor de scheepvaart, brugdekplaten en wrijfgordingen onder bruggen”, legt Topp uit.
Lector Kunststoftechnologie Margie Topp
Een schoolvoorbeeld van praktijkgericht onderzoek
In 2015 startte het team met een serie KIEM VANG-subsidies van Regieorgaan SIA. Na 2 jaar feasibility studies te hebben uitgevoerd, begonnen ze met een 2-jarige RAAK MKB-subsidie van SIA. In dit project ontwikkelden studenten Werktuigbouwkunde prototypes voor de machines die nodig waren om composiet tot nieuw materiaal te verwerken. Een industriële partner uit het consortium bleek een geschikte installatie te hebben, waardoor alles in een stroomversnelling kwam. Topp: “We hadden al snel door dat het handmatig verwerken van het vlokkenmateriaal niet zou leiden tot een goede businesscase. Door het materiaal geautomatiseerd te verwerken met industriële installaties, waardoor je zoveel mogelijk vlokken in nieuw composiet kunt verwerken, kan dat wél.” De kennis uit het onderzoek is opgenomen in de minor Composiet en de master Polymer Engineering. “Al onze inzichten worden verankerd in het onderwijscurriculum en onze onderwijsmodules, studies en praktische opdrachten.” Het project is volgens Topp een prachtig schoolvoorbeeld van praktijkgericht onderzoek: in totaal namen 80 grote en kleine bedrijven en kennispartners deel, zoals bootjesloperij Het Harpje, AOC, Royal HaskoningDHV, TU Delft, Groningen Seaports en Rijkswaterstaat.
Autobanden: terug naar de grondstof
Nu de composietenafvalberg is bedwongen, is het tijd voor een nieuwe uitdaging. Zo bereiken elk jaar wereldwijd 1,5 miljard autobanden het einde van hun leven. Een afvalberg waarmee niets meer gedaan kan worden. “Dit is de volgende berg die wij gaan bedwingen en waarvoor we de Deltapremie van € 500.000 willen inzetten. Autobanden zijn complexe producten waaraan met het oog op slijtage, rolweerstand, geluid en grip zeer hoge eisen worden gesteld. Recyclen is bijna onmogelijk, omdat autobanden verschillende soorten rubber en verschillende vulmaterialen bevatten, die met zwavelverbindingen aan elkaar worden gevulkaniseerd. Elk functioneel deel van de band bestaat uit een andere compound. Je kunt rubber van autobanden alleen terug naar grondstoffen brengen als je al deze verbindingen weer verbreekt”, legt Topp uit. “Dat is mogelijk door alle componenten van de band te scheiden en door devulkanisatie terug te brengen naar hoogwaardige grondstoffen voor nieuwe rubberen producten. Wij bouwen daarmee voort op de kennis van chemisch devulkaniseren die de Universiteit Twente in huis heeft. Dit vormt het startpunt van ons onderzoek, waarbij wij met disciplines als onder andere werktuigbouwkunde en robotica in huis de stap naar industrialisatie en de markt willen zetten, door te kijken hoe je dit in de praktijk écht kunt toepassen, zowel praktisch, rendabel, haalbaar én schaalbaar.”
Samenwerken aan duurzaamheid: teamwork
In een voortraject hebben de Universiteit Twente en het lectoraat via een promotietraject al samen onderzoek naar deze baanbrekende methode gedaan. De uitkomsten zouden wereldwijd ingezet kunnen worden, maar de stap naar industrialisatie is nog groot. “Aan ons de taak om met behulp van de Deltapremie praktijkgericht onderzoek te doen, om tot een werkend, schaalbaar proces te komen, samen met al onze technische disciplines, zoals Werktuigbouwkunde en Industriële Automatisering & Robotica. Dat is een geweldige uitdaging voor onze onderzoekers, docenten en studenten”, vertelt Topp enthousiast. “Verder wordt een deel van de Deltapremie ingezet voor promotieonderzoek en om kritische massa te creëren, zodat we stappen voorwaarts kunnen zetten. De prijs is een prachtige erkenning voor al het werk dat het team met al onze partners in het werkveld doet. Als lector heb ik een belangrijke verbindende rol tussen het onderwijs, het onderzoek en het werkveld. Maar het is en blijft teamwork: ik sta aan het hoofd van een onderzoeksgroep met kundige collega’s zonder wie ik dit niet had kunnen bereiken en deze prijs gaat ons als team alleen maar verder brengen.”
