Plantaardig tuinafval/textielafval als hernieuwbare grondstof

Het hele PWS is te downloaden helemaal bovenaan de pagina.

Samenvatting

Dit onderzoek is in samenwerking met Avantium uitgevoerd. Avantium werkt onder andere aan het zoeken naar een alternatieve, duurzame grondstof die fossiele grondstoffen kan vervangen27. In samenwerking met onze expert Carlos Ortega is besloten om het onderzoek te beperken tot grondstoffen die cellulose bevatten en met behulp van zure hydrolyse omgezet kunnen worden in suikers. De uitkomsten van dit onderzoek zouden kunnen bijdragen aan de ontwikkeling van een nieuwe, duurzame grondstof.

Tegenwoordig heerst er een consumptiemaatschappij, waardoor mensen steeds sneller, meer afval creëren. Hier liggen dus mogelijkheden. Het onderzoek is beperkt tot plantaardig tuinafval en textielafval. Dit resulteerde in de onderzoeksvraag: ‘Is plantaardig tuinafval of textielafval geschikter als hernieuwbare grondstof, op basis van de hoeveelheid monomere suiker die uit de grondstof geproduceerd kunnen worden, de beschikbaarheid van de stof en wensen vanuit de consument?’

Tijdens het experiment is met verschillende soorten plantaardig tuinafval en textielafval geëxperimenteerd. Elke soort is met behulp van zure hydrolyse omgezet, waarna analytici van Avantium hebben gemeten hoeveel suikers er aanwezig waren. Hoe hoger de hoeveelheid suiker, hoe bruikbaarder het soort afval is als duurzame grondstof.

Uit de resultaten is gebleken hoeveel van de stof beschikbaar is, hoeveel suiker er uit elk soort afval omgezet kan worden en wat de wensen van consument zijn. Uit de enquête is gebleken dat er meer plantaardig tuinafval beschikbaar is, maar dat meer mensen bereid zijn om textielafval te scheiden. De gemiddelde hoeveelheid suikers uit 100 mg plantaardig tuinafval is 4,54 mg en uit 100 mg textielafval 6,33 mg. Aan de hand van deze gegevens is de conclusie getrokken dat textielafval geschikter is voor de ontwikkeling van een nieuwe duurzame grondstof.

De hypothese ging ervanuit dat er meer plantaardig tuinafval beschikbaar zou zijn en het ook meer suiker zou opleveren dan textielafval. Daarnaast was de verwachting dat mensen eerder bereid zijn om textielafval te scheiden dan plantaardig tuinafval. Dit bleek deels te kloppen, alleen de hoeveelheid suikers uit plantaardig tuinafval en textielafval weken af. Desondanks zijn de resultaten bruikbaar en is het werkproces naar wens verlopen.

Inleiding

In dit profielwerkstuk is onderzoek gedaan naar de bruikbaarheid van twee potentiële duurzame grondstoffen. Iedereen koopt wel eens een flesje water of een plastic tas omdat de eigen drinkfles of boodschappentas nog thuis ligt. Als grondstof voor het maken van deze plastic producten wordt er nu vooral aardolie gebruikt. Hierdoor komen veel CO2 en afvalstoffen vrij wat schadelijk is voor het milieu. Zo zorgt het versterkte broeikaseffect ervoor dat de aarde steeds verder opwarmt. Daarnaast raakt de voorraad aardolie op. Het is dus belangrijk dat er op korte termijn duurzamere grondstoffen worden ontwikkeld. Het doel van dit onderzoek is om uit te zoeken of plantaardig tuinafval of juist textielafval geschikter zou zijn als duurzame, hernieuwbare grondstof.

Door cellulose uit afvalstromen m.b.v. zure hydrolyse om te zetten in glucose, kan er een hernieuwbare grondstof worden ontwikkeld. In dit profielwerkstuk wordt er gekeken uit welke afvalstroom de meeste monomere suikers geproduceerd kunnen worden: plantaardig tuinafval of textielafval. Daarnaast spelen de beschikbaarheid van de stof en de wensen vanuit de consument ook een belangrijke rol.

Wat is cellulose en hoe is het bruikbaar als duurzame grondstof?

Momenteel worden plastics vooral gemaakt van de fossiele brandstof aardolie1. Een voordeel van fossiele brandstoffen is dat ze goedkoop zijn. Ook was het vroeger een voordeel dat er veel fossiele brandstoffen beschikbaar waren, maar dat is tegenwoordig niet meer het geval. Het gebruik van fossiele grondstoffen kent tegenwoordig vooral nadelen. Zo komen er bij de verbranding van aardolie veel schadelijke stoffen zoals CO2 vrij, wat het broeikaseffect versterkt. Uiteindelijk zorgt dit ervoor dat de aarde opwarmt. Bovendien is de voorraad aardolie beperkt en neemt het niet meer toe2. Aardolie kan dus op de lange termijn niet meer gebruikt worden als grondstof. Daarom wordt er gezocht naar alternatieve, duurzame grondstoffen die bijvoorbeeld hernieuwbaar zijn, zoals cellulose.

Omschrijving van cellulose

Cellulose is in scheikundige termen een biologisch polymeer. Een polymeer bestaat uit een keten van monomeren (moleculen die zich steeds herhalen en dus de basis vormen van polymeren)3. Biologische polymeren komen in tegenstelling tot kunstmatige polymeren natuurlijk voor.

Cellulose is een van de meest voorkomende biologische polymeren op aarde4.

Bruikbaarheid als duurzame grondstof

Cellulose kan in de toekomst gebruikt worden als vervanger van fossiele brandstoffen, omdat het omgezet kan worden in monomere suikers. Als een polymeer opgebroken wordt ontstaan er monomeren. De suikers die bij het opbreken van cellulose ontstaan, worden daarom monomere suikers genoemd4. Hoe dit proces precies verloopt wordt verder uitgelegd in ‘Hoe kan plantaardig tuinafval en textielafval omgezet worden in een grondstof?’.

Dit onderzoek is uitgevoerd in samenwerking met het bedrijf Avantium. Avantium werkt onder andere aan een oplossing om producten die momenteel van aardolie worden gemaakt binnenkort van duurzamere grondstoffen te produceren door middel van Dawn Technology5. Dit is een proces waarbij niet-voedingsgrondstoffen op plantaardige basis omgezet worden in industriële suikers, zoals glucose. Deze suikers zijn bouwstenen voor veel bio-gebaseerde producten. Alle producten die van aardolie worden gemaakt, kunnen ook van deze industriële suikers gemaakt worden. De monomere suikers die vrijkomen bij de zure hydrolyse van cellulose zijn voorbeelden van industriële suikers, dus cellulose is bruikbaar als grondstof.

Cellulose bevindt zich in de celwand van planten en algen en ondersteunt de cel. Planten en algen zijn foto-autotrofe organismen. Foto betekent dat ze aan fotosynthese doen en ze dus met behulp van zonlicht de anorganische stoffen water en koolstofdioxide kunnen omzetten in glucose en energie6. Planten en algen kunnen dus als er zonlicht aanwezig is hun eigen voedsel produceren, daarom zijn ze autotroof.

CO2 en water zijn stoffen die natuurlijk voorkomen en beschikbaar zijn op de lange termijn. Daarom zijn planten en algen geschikt als duurzame bron, omdat ze in de toekomst nog steeds gebruikt kunnen worden. Bijkomende voordelen van het gebruik van planten en algen is dat er bij fotosynthese CO2 uit de lucht wordt gehaald en omgezet wordt in zuurstof. Dit heeft een positief effect op het milieu, omdat het de hoeveelheid CO2 in de lucht verminderd. Ook kunnen planten en algen verbouwd worden op terreinen die niet gebruikt worden voor de voedselproductie, waardoor er geen kostbare ruimte ingenomen wordt6.

Het duurzaamheidsvraagstuk

Het doel van het onderwerp ‘geschikte hernieuwbare grondstoffen’ is om te onderzoeken of bijvoorbeeld afvalstromen geschikt zijn voor de ontwikkeling van een nieuwe, duurzame grondstof. Deze hernieuwbare grondstof wordt eerst omgezet in nuttige chemicaliën, waarna deze gebruikt kan worden voor producten zoals bio-plastics. Dit kan bijvoorbeeld door cellulose in afval met behulp van zure hydrolyse om te zetten in monomere suikers. Deze suikers kunnen gebruikt worden als basis van de hernieuwbare grondstof24.

Relevantie duurzaamheidsvraagstuk

De afgelopen decennia is de impact van de mens op de aarde steeds voelbaarder geworden. Door het gebruik van fossiele brandstoffen wordt het broeikaseffect versterkt. De aarde warmt op, met als gevolg een stijgende zeespiegel, extreme weersomstandigheden en een afname aan biodiversiteit. Het is dus van wereldwijd belang om de opwarming van de aarde te remmen of zelfs te stoppen. Door hernieuwbare grondstoffen te ontwikkelen die fossiele brandstoffen kunnen vervangen zal de CO2-uitstoot aanzienlijk dalen. Zo kunnen de gevolgen van de klimaatopwarming beperkt worden. Dit profielwerkstuk gaat over de zoektocht naar nieuwe hernieuwbare grondstoffen. Fossiele brandstoffen zouden hierdoor deels, of zelfs helemaal, vervangen kunnen worden door duurzamere alternatieven.

De noodzaak van het overstappen op hernieuwbare grondstoffen is ook door veel politici, media en organisaties opgevangen. Zo heeft de stichting Sustainable Development Goals (SDG) Nederland zeventien doelen opgesteld om tegen 2030 extreme armoede, ongelijkheid en de klimaatverandering terug te dringen. De doelen zijn in 2015 formeel aangenomen door de algemene vergadering van de Verenigde Naties (VN)7. De doelstellingen 3, 8, 11, 12, 13, 15 en 17 van de SDG sluiten goed aan bij dit onderzoek. In bijlage 1 wordt toegelicht wat elke doelstelling inhoudt en waarom deze goed aansluit bij dit profielwerkstuk.

Onderzoek

Bij het onderwerp ‘geschikte hernieuwbare grondstoffen’ is de volgende onderzoeksvraag opgesteld:

Is plantaardig tuinafval of textielafval geschikter als hernieuwbare grondstof, op basis van de hoeveelheid monomere suikers die uit de grondstof geproduceerd kunnen worden, de beschikbaarheid van de stof en wensen vanuit de consument?

Zie bijlage 5 voor het werkplan cellulose omzetten in monomere suikers m.b.v. zure hydrolyse.

Hypothese

Veel mensen hebben een tuin met groen, waarbij automatisch ook plantaardig tuinafval ontstaat. Textielafval daarentegen moet eerst per stuk gekocht worden en kan bovendien voor meerdere jaren gedragen worden voordat het weggegooid hoeft te worden. De verwachting is dus dat mensen gemiddeld meer plantaardig tuinafval dan textielafval hebben, wat plantaardig tuinafval geschikter zou maken als hernieuwbare grondstof.

De verwachting is dat er met de zure hydrolyse van cellulose uit plantaardig tuinafval meer monomere suikers geproduceerd kunnen worden dan uit textielafval. Dit is gebaseerd op de verwachting dat textielafval minder cellulose bevat, omdat dit tijdens de productie van textiel mogelijk verloren is gegaan. Plantaardig tuinafval komt rechtstreeks uit de natuur, waardoor er geen of minder cellulose verloren is gegaan. Dit zou plantaardig tuinafval geschikter maken als hernieuwbare grondstof.

Qua wensen van de consument is de verwachting dat mensen eerder bereid zijn textielafval te scheiden dan plantaardig tuinafval. Dit is omdat textiel makkelijker te bewaren en te scheiden is. Dit zou textielafval geschikter maken als hernieuwbare grondstof.

Deelvragen

1. Wat is textielafval en wat zijn de mogelijkheden als duurzame grondstof?

Deze deelvraag is van belang om te begrijpen waaruit textiel is opgebouwd en hoeveel textiel er tegenwoordig wordt weggegooid. Daarnaast is het belangrijk om de impact van de kledingindustrie op het milieu en de mogelijkheden voor recycling te benoemen.

2. Wat valt onder plantaardig tuinafval en wat zijn de mogelijkheden als duurzame grondstof?

Om te onderzoeken of plantaardig tuinafval een goede hernieuwbare grondstof zou zijn, moet ook onderzocht worden welke methoden van recycling er momenteel worden toegepast. Ook is het belangrijk om te weten wat onder plantaardig tuinafval valt, omdat dit anders is dan doorgaans tuinafval.

3. Hoe kan plantaardig tuinafval en textielafval omgezet worden in een grondstof? Zure hydrolyse is een reactie waarbij cellulose omgezet kan worden in monomere suikers, daarom is het belangrijk op te weten hoe dit proces precies Door dit te onderzoeken wordt het duidelijk hoe zure hydrolyse kan bijdragen aan het produceren van biobrandstoffen.
4. Hoeveel monomere suikers kunnen geproduceerd worden uit de zure hydrolyse van cellulose uit plantaardig tuinafval en textielafval?

Om de onderzoeksvraag te kunnen beantwoorden moet er ook gekeken worden naar de hoeveelheid suikers die geproduceerd kunnen worden uit afval. Met deze informatie kan beredeneerd worden of de productie van monomere suikers uit afval rendabel zou zijn.

5. Is het omzetten van cellulose uit plantaardig tuinafval of textielafval in suikers rendabel?

Afval kan wel gebruikt worden voor het produceren van een hernieuwbare grondstof, maar als dit meer kost dan het oplevert is het niet geschikt voor grootschalig gebruik. Om die reden is het van belang om te weten of het economisch gezien realistisch is om monomere suikers uit plantaardig tuinafval of textielafval te gebruiken als grondstof.

Resultaten

Wat is textielafval en wat zijn de mogelijkheden als duurzame grondstof?

Textiel is een materiaal dat bestaat uit vezels (korte stukjes draad) of filamenten (eindeloze draden)8. Non-woven (ook wel vlies genoemd) wordt hier ook toegerekend, dit is een categorie stof die noch geweven, noch gebreid is. Hierbij wordt een vezel of filament rechtstreeks in een vlies afgelegd en vervolgens aan elkaar gehecht9.

Textielafval is afval dat van textiel afkomstig is. Door de verschillende productiemethoden en samenstellingen van textiel bevat ongesorteerd textielafval veel variatie in soorten stoffen.

Textielafval wordt tegenwoordig gescheiden ingezameld ten behoeve van hergebruik en recyclage. Wanneer kledingstukken of schoenen nog goed zijn, worden ze hergebruikt. Indien ze niet meer draagbaar zijn, worden ze gerecycled. Bij hergebruik wordt een product (of delen daarvan) opnieuw gebruikt op de manier waarvoor het geproduceerd is. Een voorbeeld hiervan is tweedehands kleding die nog een keer gedragen wordt. Bij recycling van textielafval wordt het product voor iets anders gebruikt dan waarvoor het oorspronkelijk werd gemaakt. Zo wordt niet- bruikbare kleding gerecycled tot poetslappen, vulling voor matrassen of isolatiemateriaal10.

Het hergebruiken of recyclen van textiel is enorm duurzaam vergeleken met het produceren van textielproducten uit nieuwe vezels. Dit komt doordat er voor het maken van nieuwe vezels heel veel water en energie nodig is15. De productie van textiel heeft hierdoor een negatieve invloed op het milieu. Zo wordt er wordt geschat dat 10% van alle koolstofemissies ter wereld wordt veroorzaakt door de mode-industrie. Dat is meer dan de uitstoot van de internationale luchtvaart en zeescheepvaart samen12.

Zie bijlage 2 voor meer informatie over de impact van textiel op het milieu.

Tegenwoordige mogelijkheden van de recycling van textiel

Bij recyclage van textiel is het tegenwoordig ook mogelijk om vezels uit gedragen kleding te halen en te verwerken in nieuw textiel, om zo van gedragen kleding nieuwe kleding te maken.

Daarnaast kunnen gemixte kledingstukken van niet herdraagbaar textiel vervezeld worden om te gebruiken in laagwaardige toepassingen zoals laagwaardige isolatie. De vezels die hiervoor gebruikt worden zijn vaak een mengsel van synthetische en natuurlijke vezels en een mix van allerlei kleuren. Ze kunnen gebruikt worden om een dikke viltmat van te maken, ook wel een non- woven. De non-woven kan vervolgens weer verwarmd en geperst worden, waardoor een plaatmateriaal ontstaat dat enkel is opgebouwd uit textielvezels. Op deze manier kunnen bijna alle oude kledingstukken goed gerecycled worden13.

Textiel inzamelen

In de meeste gemeenten staan textielcontainers waar kleding, schoenen en huishoudtextiel ingeleverd kunnen worden. Daarnaast is het ook mogelijk om de spullen naar een kringloopwinkel of naar de milieustraat te brengen. Ook sommige goede doelen, zoals Emmaus en het Leger des Heils, zamelen een paar keer per jaar oude kleding huis-aan-huis in.

In 2019 werd er via textielcontainers 86 kiloton textiel gescheiden ingezameld via de gemeenten10. In 2019 is 554 kiloton textiel als afval weggegooid of als tweedehandsartikel geëxporteerd. Daarnaast werd 174 kiloton textiel via het restafval weggegooid. Hiervan was 58 procent mogelijk herdraagbaar of recyclebaar14. Er is dus nog veel ruimte voor verbetering en groei van hergebruik en recycling van textielafval.

Wat valt onder plantaardig tuinafval en wat zijn de mogelijkheden als duurzame grondstof?

Tuinafval betreft al het afval dat afkomstig is uit de tuin. Dit kunnen verschillende soorten afvalsoorten zijn, van oude tuintegels tot onkruid. In dit onderzoek wordt gekeken naar plantaardig tuinafval, dit is het plantaardige afval afkomstig uit de tuin. Hieronder vallen bijvoorbeeld struiken en snoeiafval zoals takken en gemaaid gras15.

Er worden tegenwoordig vooral twee methodes toegepast als het gaat om hergebruik van plantaardig tuinafval: versnippering en composering. Plantaardig tuinafval kan versnippert worden om houtsnippers te produceren. Deze houtsnippers kunnen worden ingezet als tuingrondstof of als biomassa voor de opwekking van energie in biomassacentrales. Daarnaast kan plantaardig tuinafval door inwerking van micro-organismen worden omgezet tot compost, een bodemverbeteraar16.

In Nederland wordt tuinafval meestal niet gescheiden van groente- en fruitafval en komt het terecht bij het gft-afval (groente-, fruit- en tuinafval). In 2019 werd in dichtbevolkte Nederlandse steden gemiddeld zo’n 90 kilogram gft-afval per inwoner ingezameld. In dunbevolkte steden is dit gemiddeld 149 kilogram17. Van al het gft-afval in 2019 werd 64% gescheiden ingeleverd18. Gft- afval kan worden gerecycled met behulp van compostering of vergisting. Bij vergisting ontstaan water, een vast residu (digestaat) en biogas. Dit biogas heeft ongeveer twee derde van de stookwaarde van Gronings gas en is dus erg nuttig19.

Hoe gft-afval moet worden ingeleverd verschilt per gemeente. Zo kan het zijn dat er een gft- container in een wijk staat of dat de groene container aan de weg gezet moet worden.

Plantaardig tuinafval wordt zelden gescheiden ophaalt en belandt in de meeste gevallen bij het gft-afval. Wel zijn er verschillende bedrijven die op verzoek grote hoeveelheden kunnen ophalen om deze op te ruimen en te recyclen15.

Hoe kan plantaardig tuinafval en textielafval omgezet worden in een grondstof?

Glucose kan worden verkregen uit cellulose die aanwezig is in bijvoorbeeld hout, gras en stedelijk afval. Deze materialen zijn complexe mengsels van natuurlijke polymeren. Cellulose is hier het hoofdbestanddeel van, hierdoor kan hydrolyse een belangrijke rol spelen in het produceren van biobrandstoffen20.

Een hydrolysereactie is een reactie waarbij een molecuul gesplitst wordt onder invloed van water. De hydrolyse van een vet of olie kan plaatsvinden onder zure en basische omstandigheden. Bij basische hydrolyse (ook wel verzeping genoemd) splitst een vet of oliemolecuul onder invloed van een base in plaats van water. De reactieproducten zijn glycerol en zouten van vetzuren, deze zouten worden ook wel zepen genoemd. Tijdens dit onderzoek is er gebruik gemaakt van zure hydrolyse. Bij zure hydrolyse treedt er een zuur op als katalysator. De reactieproducten zijn dan glycerol (propaan-1,2,3-triol) en vrije vetzuren21.

Cellulose is een biologisch polymeer dat omgezet kan worden in monomeren. Hier komt de zure hydrolyse van pas. In ‘Wat is Cellulose en hoe is het bruikbaar als duurzame grondstof?’ is uitgelegd dat een monomeer een molecuul is dat de basis vormt van polymeren. Een monomeer kan dienen als een bouwsteen voor grotere moleculen. Door een polymeer op de juiste plaatsen op te breken in monomeren, kunnen dus weer nieuwe stoffen opgebouwd worden.

De zure hydrolyse breekt cellulose af tot glucose, deze suikers kunnen weer gebruikt worden voor het produceren van bio gebaseerde producten.

Hoeveel monomere suikers kunnen geproduceerd worden uit de zure hydrolyse van cellulose uit plantaardig tuinafval of textielafval?

Na het uitvoeren van de zure hydrolyse hebben de analytici van Avantium de hoeveelheden en soorten monomere suikers in de mengsels gemeten. De gedroogde dennenboom is tijdens dit onderzoek gebruikt als referentiewaarde, omdat dit al gebruikt wordt als grondstof.

Zie bijlage 4.A voor de precieze hoeveelheden in de reactors voordat de zure hydrolyse plaatsvond.

Uitslagen van plantaardig tuinafval

Figuur 1 – In het staafdiagram hierboven staat een overzicht van de hoeveelheden en de soorten monomere suikers die na de zure hydrolyse zijn gemeten in het plantaardige tuinafval. Op de x-as staan de soorten afval vermeld en de y-as geeft de hoeveelheid monomere suikers weer in milligram. In de legenda onderaan staan de verschillende soorten monomere suikers die gemeten zijn, elk met een andere kleur. Deze kleuren komen terug in de staven van de soorten afval en geven de hoeveelheid van elke soort die na de zure hydrolyse gemeten is. De gedroogde dennenboom is toegevoegd als referentiewaarde.

In bijlage 4.B vindt u een tabel die de precieze waarden van de gemeten monomere suikers weergeeft. De totale hoeveelheid van de verschillende soorten monomere suikers per soort plantaardig tuinafval staan in bijlage 4.C.

In figuur 1 is te zien dat het soort plantaardig tuinafval onkruid (stelen) de minste monomere suikers heeft opgeleverd. Bruine (blad)stengels heeft de meeste monomere suikers opgeleverd, maar dit is nog steeds 10 mg minder dan de hoeveelheid monomere suikers van de gedroogde dennenboom.

Uitslagen van textielafval

Figuur 2 – Het staafdiagram geeft aan hoeveel monomere suikers er aanwezig zijn na het uitvoeren van zure hydrolyse van textielafval. De y-as geeft de hoeveelheid monomere suikers aan in mg en op de x-as staan de soorten textielafval vermeld. De verschillende kleuren geven de verschillende soorten monomere suikers weer. De gedroogde dennenboom is toegevoegd als referentiewaarde.

In bijlage 4.D vindt u een tabel die de precieze waarden van figuur 2 aangeeft. In bijlage 4.E staan de totale hoeveelheden van alle soorten monomere suikers die in het plantaardig tuinafval gemeten zijn.

Uit figuur 2 blijkt dat de uitslagen van het textielafval meer van elkaar verschillen dan de uitslagen van het plantaardige tuinafval. 95% zijde + 5% elastiek, 100% polyester en 100% katoen hebben de minste hoeveelheid monomere suikers opgeleverd, waarvan de twee laatstgenoemde zelfs 0 mg. De andere drie soorten textielafval hebben in vergelijking tot de eerste drie een relatief grote hoeveelheid monomere suikers opgeleverd na de zure hydrolyse.

In figuur 2 is bij 96% viscose + 4% elastaan een duidelijke uitschieter zichtbaar. De waarde is hoger dan het andere textielafval en zelfs 6,74 mg hoger dan de referentiewaarde, de gedroogde dennenboom.

Vergelijking uitslagen plantaardig tuinafval en textielafval

De precieze waarden van figuur 3 staan in bijlage 4.F. De onderstaande staafdiagram laat de verhoudingen tussen de hoeveelheden monomere suikers van alle soorten afval zien. Bij het plantaardig tuinafval is te zien dat de hoeveelheden monomere suikers dichter bij elkaar liggen dan bij het textielafval. De hoeveelheden monomere suikers van het textielafval liggen verder uit elkaar, omdat er 2 soorten afval 0 mg monomere suiker hebben opgeleverd en 1 soort afval juist een relatief hoge waarde heeft. 96% viscose + 4% elastaan steekt er duidelijk bovenuit en heeft dus de grootste hoeveelheid monomere suikers van beide soorten afval opgeleverd.

Zie bijlage 4.E en 4.H voor de rangvolgorde en verdeling van hoeveelheid monomere suikers van plantaardig tuinafval en textielafval.

Figuur 3 – In het staafdiagram staan het plantaardig tuinafval en textielafval, in één diagram weergegeven. Op de x-as staan alle soorten en de y-as geeft de waarde van de totale hoeveelheid monomere suikers in mg van de verschillende soorten afval. Rechts staat gedroogde dennenboom als referentiepunt. De vier soorten textielafval die helemaal rechts in de diagram vermeld staan passen qua naam niet, maar er moet staan van links naar rechts: 82% katoen + 16% polyester + 2% elastaan (denim), 96% viscose + 4% elastaan, 55% linnen + 45% katoen en gedroogde dennenboom.

Zie bijlage 4.G voor de gemiddelde waarden van de totale hoeveelheid monomere suikers van plantaardig tuinafval en textielafval.

Het textielafval heeft gemiddeld een grotere hoeveelheid monomere suikers opgeleverd na het uitvoeren van zure hydrolyse dan plantaardig tuinafval. Daarom zou textielafval geschikter zijn dan plantaardig tuinafval als duurzame, hernieuwbare grondstof.

Is het omzetten van cellulose uit plantaardig tuinafval of textielafval in suikers rendabel?

Uit het experiment blijkt hoeveel milligram monomere suikers er geproduceerd kunnen worden uit de zure hydrolyse van cellulose van plantaardig tuinafval en textielafval. Het is belangrijk om ook uit een economisch oogpunt naar de resultaten te kijken: is het proces rendabel?

Verkoopprijs suiker

De verkoopprijs van gemengde suikers lag in 2018 tussen de 0,70 en de 0,80 euro per kilo22. De prijs per kilogram suiker is nu 0,65 euro23. De geproduceerde suikers zijn alleen rendabel als de kosten van het produceren van 1 kilogram suiker onder de 0,65 euro liggen.

Kosten productie

Bij het produceren van monomere suikers komt veel kijken, waardoor er veel kosten gemaakt worden. Deze kosten zijn bijvoorbeeld loondiensten, materiaalkosten, vervoerskosten etc. Om suiker te kunnen produceren moeten deze kosten gemaakt worden, die de uiteindelijke kostprijs bepalen.

Productie rendabel maken

Om het omzetten van cellulose van plantaardig tuinafval en textielafval in suikers rendabel te maken, moeten de uiteindelijke suikers meer geld opleveren dan de kosten van het proces.

In het experiment van dit onderzoek wordt gewerkt met kleine hoeveelheden, namelijk 100 mg per soort afval. Daarnaast beperkt dit onderzoek zich tot een ruwe schatting van de kosten en opbrengst van het proces. Stel dat uit een mengsel van 100 mg 20 mg suiker geproduceerd kan worden. Als er dan 1 kg suiker geproduceerd wordt, is er 5 kilogram materiaal nodig. De kosten van het verwerken van 5 kilogram materiaal moeten dan onder de 0,65 euro liggen (de verkoopprijs van suiker) om winst te kunnen maken23.

Als het omzetten van cellulose van plantaardig tuinafval of textielafval in suikers kleinschalig blijft, zal het waarschijnlijk niet rendabel zijn. Dit komt doordat de kosten per kilogram suiker hoger zijn bij kleine productie. Maar als er in grotere hoeveelheden geproduceerd zou kunnen worden, zullen de kosten per kilo naar verwachting minder worden. Dit is omdat de vaste kosten op die manier over een grotere hoeveelheid verdeeld worden. Stel er zou dus op grotere schaal geproduceerd kunnen worden, zou het omzetten van cellulose uit plantaardig tuinafval of textielafval in suikers mogelijk rendabel kunnen worden.

Schatting op basis van de enquête en het practicum

Uit het experiment is gebleken dat er uit textielafval gemiddeld de meeste suikers geproduceerd kunnen worden, namelijk 6,33 mg. Daarom is er in deze deelvraag vooral naar textielafval gekeken. Er is ongeveer 15,8 kg materiaal nodig om 1 kg suiker te produceren, wat verkocht kan worden voor 0,65 euro. Uit de enquête is gebleken dat de respondenten gemiddeld 6,8 kg textielafval hebben. In vergelijking tot dennenboom is er bijna 3x zoveel textielmateriaal nodig om 1 kg suiker te kunnen produceren. Echter, als viscose uit het textielafval ‘gefilterd’ zou kunnen worden en dit het hoofdbestanddeel is, zou er in vergelijking tot dennenboom juist minder materiaal nodig zijn voor 1 kg suiker. In dit geval zou de productie van monomere suikers uit de zure hydrolyse van cellulose uit textielafval rendabel zijn. Als de schatting gebaseerd is op de gemiddelde hoeveelheid suiker van textielafval, kan gesteld worden dat het produceren van suikers uit textielafval eerst op grote schaal moet plaatsvinden voordat het proces mogelijk rendabel kan worden.

Concreet plan inzameling materiaal

Uit de enquête is gebleken dat 96,6% van de mensen textielafval wel zouden willen scheiden, indien dit makkelijk en in de buurt in te leveren is. Qua plantaardig tuinafval was 78,2% van de respondenten bereid om verschillende soorten plantaardig tuinafval van elkaar te scheiden.

Hierbij is wel als voorwaarde gesteld dat het makkelijk en in de buurt in te leveren zou zijn.

Over het algemeen zijn mensen eerder bereid om textielafval dan plantaardig tuinafval te scheiden. Uit de enquête bleek dat dit vooral komt doordat mensen weinig nut zien in het scheiden van verschillende soorten plantaardig tuinafval, omdat gft-afval al grotendeels gerecycled wordt. Daarnaast is textielafval gemakkelijker te bewaren, omdat dit niet snel zal gaan stinken. Welke mogelijkheden er zijn voor het recyclen van gft-afval en plantaardig tuinafval wordt ook toegelicht in paragraaf 3.4 ’Wat valt onder plantaardig tuinafval en wat zijn de mogelijkheden als duurzame grondstof?’. Tot slot vonden veel respondenten het te veel moeite en tijd kosten om plantaardig tuinafval te scheiden. Vanuit dit oogpunt zou dus gesteld kunnen worden dat het gescheiden inzamelen van textielafval meer zou opleveren dan de inzameling van plantaardig tuinafval. Zie bijlage 3 voor alle resultaten van de enquête.

Om het doel meer textielafval gescheiden in te zamelen voor het gebruik als hernieuwbare grondstof te realiseren, zullen er meer textiel-inlevermogelijkheden moeten komen. Aangezien in de enquête als voorwaarde is gesteld dat textielafval makkelijk en in de buurt in te leveren zou zijn, zijn er meer textiel-inlevermogelijkheden nodig. Tegenwoordig zijn er in de meeste gemeentes al meerdere textielcontainers geplaatst. Echter zijn er ook gemeentes zonder textiel- inlevermogelijkheden. Het plaatsten van meerdere textielcontainers in elke gemeente zou hiervoor een goede oplossing kunnen zijn. Daarnaast zou er meer huis-aan-huis inzameling kunnen plaatsvinden, om het scheiden van textielafval extra te stimuleren. Door zoveel mogelijk textielafval te scheiden, kunnen de meest bruikbare soorten textielafval gebruikt worden om suikers te produceren.

Discussie

Dit onderzoek beperkt zich tot twee afvalstromingen: plantaardig tuinafval en textielafval. Van beide stromingen zijn verschillende sub-stromingen getest. Bij plantaardig afval zijn dit bijvoorbeeld takken, bladeren en gras, terwijl textielafval is onderverdeeld in de verschillende materialen waaruit het kan bestaan. Dit heeft een completer beeld gegeven over de samenstellingen plantaardig tuinafval en textielafval. Van plantaardig tuinafval en textielafval zijn tijdens het experiment elk 5 tot 6 verschillende soorten getest op de hoeveelheid monomere suikers die eruit geproduceerd kunnen worden.

Uit de resultaten is gebleken dat qua beschikbaarheid van de stof plantaardig tuinafval geschikter is als hernieuwbare grondstof. Plantaardig tuinafval produceert in vergelijking tot textielafval echter gemiddeld minder monomere suikers, wat textielafval weer geschikter maakt. De schatting of het proces rendabel kan zijn resulteerde in de conclusie dat als textielafval op grote schaal omgezet kan worden in suikers, het mogelijk rendabel zou zijn. Uit de enquête werd de wens van de consument duidelijk. Mensen zijn eerder bereid om textiel te scheiden van het restafval dan verschillende soorten plantaardig tuinafval. Op basis van de wensen van de consument is textielafval dus geschikter als hernieuwbare grondstof. Al met al is textielafval op basis van beschikbaarheid van de stof, de hoeveelheid monomere suikers die geproduceerd kunnen worden en de wensen van de consument geschikter als hernieuwbare grondstof dan plantaardig tuinafval.

Textielafval blijkt dus geschikter dan plantaardig tuinafval als nieuwe, hernieuwbare grondstof. Als deze stof aardolie kan vervangen, kunnen producten die nu van fossiele brandstoffen gemaakt worden op een duurzamere manier geproduceerd worden. Dit draagt bij aan een schonere en duurzamere wereld.

De hypothese stelde dat plantaardig tuinafval geschikter zou zijn als hernieuwbare grondstof op basis van de beschikbaarheid van de stof en de hoeveelheid monomere suikers die uit de stof geproduceerd kunnen worden. Textielafval zou geschikter zijn qua wensen van de consument. Deze verwachtingen kloppen deels, alleen de hoeveelheid monomere suikers die uit de stof geproduceerd kunnen worden wijken af. Uit textielafval zijn namelijk gemiddeld meer suikers geproduceerd dan uit plantaardig tuinafval.

In het onderzoek is een inschatting gemaakt in hoeverre het omzetten van cellulose van plantaardig tuinafval en textielafval in suikers rendabel is. Dit is gebaseerd op de gemiddelde hoeveelheid textielafval, echter verschilt de samenstelling van het ingeleverde textielafval per inzameling. De verschillende materialen waarvan stoffen zijn gemaakt variëren in hoeveelheid suikers die het kan opleveren, wat de schatting minder betrouwbaar maakt.

In totaal hebben 87 mensen de enquête ingevuld. 87 mensen is in vergelijking met alle inwoners in Nederland een heel klein aantal, daarom zijn de uitkomsten niet representatief. Bovendien kan niet gecontroleerd worden of mensen het serieus hebben ingevuld, wat het minder betrouwbaar maakt. Daarnaast zijn er slechts 5 tot 6 verschillende soorten per plantaardig tuinafval en textielafval getest, terwijl er natuurlijk nog veel meer mogelijke soorten plantaardig tuinafval en textielafval zijn. Het gemiddelde is dus ook niet helemaal betrouwbaar. In een vervolgonderzoek zouden nog andere soorten van plantaardig tuinafval en textielafval getest kunnen worden, zodat het gemiddelde nog betrouwbaarder wordt. Ook kan er een enquête op een grotere schaal afgenomen worden, zodat de uitkomsten representatiever zijn.

Conclusie

Het gebruik van aardolie als grondstof heeft nadelige gevolgen voor de samenleving, dit komt door de hoge CO2-uitstoot. Bovendien raakt de voorraad aardolie uitgeput. Dit onderzoek heeft onderzocht of plantaardig tuinafval en textielafval geschikt zouden zijn als nieuwe, duurzame grondstof. Het gebruik van afval als grondstof heeft als voordeel dat er geen nieuwe grondstoffen gebruikt hoeven worden, wat een positief effect heeft op het milieu. Als de afvalsoorten geschikt blijken, kan Avantium deze gebruiken als nieuwe, duurzame grondstoffen.

In dit onderzoek is er gezocht naar een antwoord op de vraag: ‘Is plantaardig tuinafval of textielafval geschikter als hernieuwbare grondstof, op basis van de hoeveelheid monomere suikers die uit de grondstof geproduceerd kunnen worden, de beschikbaarheid van de stof en wensen vanuit de consument?’. Dit is onderzocht door middel van literatuuronderzoek, een practicum en een enquête.

Uit het practicum is gebleken dat uit de zure hydrolyse van 100 mg plantaardig tuinafval gemiddeld 4,45 mg monomere suikers geproduceerd kunnen worden. De zure hydrolyse van cellulose uit 100 mg textielafval heeft gemiddeld 6,33 mg suikers opgeleverd. Bovendien leverde de textielsoort 96% viscose + 4% elastaan de grootste hoeveelheid monomere suikers op, namelijk 25,19 mg. Dit is 6,74 mg meer dan dennenboom, wat tijdens het experiment gebruikt is als referentiewaarde. Al met al is textiel op basis van de hoeveelheid monomere suikers die uit de grondstof geproduceerd kunnen worden dus geschikter als hernieuwbare grondstof.

Uit het veldonderzoek is gebleken dat mensen jaarlijks gemiddeld 15,6 kg plantaardig tuinafval en 6,8 kg textielafval hebben. Qua beschikbaarheid van de stof is plantaardig tuinafval dus geschikter als hernieuwbare grondstof.

Daarnaast is uit het veldonderzoek gebleken dat 96,6% van de mensen bereid zijn hun textielafval te scheiden van restafval, indien ze dit in de buurt in kunnen leveren. Bij plantaardig tuinafval is dit 78,2%. Er zijn dus minder mensen bereid om verschillende soorten plantaardig tuinafval van elkaar te scheiden dan om textielafval te scheiden van restafval. Op basis van de wensen van de consument is textiel dus geschikter als hernieuwbare grondstof.

Kortom, aan de hand van het literatuuronderzoek, veldonderzoek en de resultaten van het practicum is de conclusie getrokken dat op basis van de hoeveelheid monomere suikers die uit de grondstof geproduceerd kan worden, de beschikbaarheid van de stof en de wensen van de consument textielafval geschikter is dan plantaardig tuinafval als hernieuwbare grondstof.

Referenties

²¹ Aljevragen.nl (2022, januari 5). Wat is een hydrolysereactie? Opgehaald van Aljevragen.nl: https://www.aljevragen.nl/sk/koolstofchemie/KLS152.html

⁵Avantium (2021, december 16). Dawn Technology. Opgehaald van Avantium: https://www.avantium.com/technologies/dawn/

⁶ BIO (2022, januari 17). Biofuels: The Promise of Algae. Opgehaald van BIO: https://archive.bio.org/articles/biofuels-promise-algae

²² CBS (2022, januari, 15). Consumentenprijzen; gemiddelde prijzen voedingsmiddelen, 1800-2018. Opgehaald van CBS: https://opendata.cbs.nl/statline/#/CBS/nl/dataset/80345ned/table?ts=1642361394822

¹⁶ CBS (2022, januari 8). Meeste huishoudelijk afval in minst stedelijke gemeenten. Opgehaald van CBS: https://www.cbs.nl/nl-nl/nieuws/2020/40/meeste-huishoudelijk-afval-in- minst-stedelijke-gemeenten

¹⁴ CBS (2022, januari 10). Steeds meer textiel in Nederland. Opgehaald van CBS: https://www.cbs.nl/nl-nl/nieuws/2021/05/steeds-meer-textiel-in-nederland

¹⁵ Container Online (2022, januari 8). Wat is het verschil tussen tuinafval en groenafval? Opgehaald van Container Online: https://www.containeronline.nl/blog/wat-is-het-verschil- tussen-tuinafval-en-groenafval/#:~:text=Afval%20uit%20de%20tuin,- Uit%20de%20tuin&text=De%20oude%20bestrating%2C%20een%20stenen,niet%20te%20v erwarren%20met%20groenafval

¹² Europees Parlement (2022, januari 10). De impact van textielproductie en -afval op het milieu (infografiek). Opgehaald van Europees Parlement: https://www.europarl.europa.eu/news/nl/headlines/society/20201208STO93327/de-impact- van-textielproductie-en-afval-op-het-milieu-infografiek

⁴ Greenlane (2021, december 8). Wat is cellulose? Feiten en functies. Opgehaald van Greenlane: https://www.greelane.com/nl/science-tech-math/wetenschap/what-is-cellulose- definition-4777807/

²⁶ Het Groene Brein (2022, januari 10). Wat is de circulaire economie? Opgehaald van Het Groene Brein: https://kenniskaarten.hetgroenebrein.nl/kenniskaart-circulaire-economie/is- definitie-circulaire-economie/

²⁷ Imagination at work (2021, december 2). Onderwerpen editie 2021-2022. Opgehaald van Imagination at work: https://imaginationatwork.nl/aanmelden/onderwerpen-editie-2021-2022/

¹³ KICI (2022, januari 5). Geperste platen. Opgehaald van KICI: https://web.archive.org/web/20120307111802/http://kici.nl/nl/innoveren/niet-herdraagbaar- textiel/geperste-platen

⁸ Mors de Castro, L (2021, december 30). Patroontekenen & naaitechnieken. Opgehaald van Wikipedia: https://nl.wikipedia.org/wiki/Textiel

¹⁸ Milieu Centraal (2022, januari 4). Afval scheiden: cijfers en kilo’s. Opgehaald van Milieu Centraal: https://www.milieucentraal.nl/minder-afval/afval-scheiden/afval-scheiden-cijfers-en- kilo-s/

² Milieu Centraal (2021, december 13). Kolen, olie en gas. Opgehaald van Milieu centraal: https://www.milieucentraal.nl/klimaat-en-aarde/energiebronnen/kolen-olie-en-gas/

¹⁰ Ministerie van VROM (2021, december 30). Textielafval. Opgehaald van Wikipedia: https://nl.wikipedia.org/wiki/Textielafval

²³ Ortega, C. Begeleidend expert

³ Mrchadd.nl (2021, december 8). Polymeren en monomeren. Opgehaald van Mrchadd.nl: https://www.mrchadd.nl/academy/vakken/scheikunde/polymeren-en-monomeren

¹⁹ Recycling Platform (2022, januari 8). GFT afval. Opgehaald van Recycling Platform: https://www.recyclingplatform.nl/recycling-processen/gft-afval

¹⁷ Recycling Diemen (2022, januari 8). Groenafval. Opgehaald van Recycling Diemen: https://www.recyclingdiemen.nl/groenafval/

¹¹ Renewi (2022, januari 4). Textiel. Opgehaald van Renewi: https://www.renewi.com/nl- nl/over-renewi/onze-rol/hergebruik-en-recycling/overige/textiel

²⁰ Rinaldi, R., Schüth, F. (2022, januari 5). Acid Hydrolysis of Cellulose as the Entry Point into Biorefinery Schemes. Opgehaald van Chemsuschem: https://mail- attachment.googleusercontent.com/attachment/u/0/?ui=2&ik=d43fc35f8b&attid=0.1&permms gid=msg- f:1713606211541008770&th=17c7f3c533ce0182&view=att&disp=inline&sadnir=1&saddbat= ANGjdJ9kKjZ2TgdYWH_-Ognd2- WI0ex6S0FbaxzqxcMdoFuYeyeAurZh4sgxVUNxSL6Ta9ceZmwTGkMgQWiKFsuNb25bS8V wSAbXofMr- XyQpT7eqlGPluiTtk0nD_k0pzZOetJz_0QnIucIuBA2MwINq9kkyNrojoZsuJIG3l3dev_kZ1eZIR K3QxrLQRmYjqz5x72QRQXJ9xQYt3WX7mjk_CAhkbdVt9gguS02ICLBlxkpMzw2mPiuP_Eo 6Ha–jSme9AwgRuXmBKEnDN8IaJUf9waEjoEyfzcMwjU063aLxPZkXT5j4QGTSZYaYQCH4mCs5 CGqosoUrGpOf7lMSZCW6vzm6sk_e0FHPlrnBRfF_66g- qh9JbDvneTHKbd3ncegfxIk6bmbvJeDqhHkYStB28B8- mzmubdx8Wl6R0xarPkVgCoLRj4YHVh7UCyoyhQckv32W- IMbyEpRB91ueEbiVe7kK25bCVc38cyoTqRATj7UUBaj-N619l8Ol9mrF3-5Vx-OLF1WofRz- l3_ZsG0keEPivKTm9ac1JgusDNqt4kKVZrfpfr0IF7ANZDa7rZJtTVX5vbQZXHot2asqIdThF_8 OJ2ve_j5J5t31J3fvnNKpYbmvP6XI9bfBe1eSa0PjiVsVTmYkdp8fN- LBASQPUP7OgfREp2vNv8EHFCa2cebGpg1Ez13NmHEM

²⁴ United Nations Foundations (2021, december 3). Sustainable development goals. Opgehaald van United Nations Foundations: https://unfoundation.org/what-we- do/issues/sustainable-development-goals/?gclid=Cj0KCQjwqp- LBhDQARIsAO0a6aK5obws9FB6PrA8X5VfG4n2byhSdLZF3eq3i_LoJGOix-Zkjpe- b9AaAvKxEALw_wcB

⁷ United Nations (2021, december 2). The 17 goals. Opgehaald van United Nations: https://sdgs.un.org/goals

¹ Verduurzaming Nederland (2021, december 16). Aardolie. Opgehaald van Verduurzaming Nederland: https://www.verduurzamingnederland.nl/aardolie

²⁵ Van den Vondel, J. (2021, december 20). Appreteermiddelen. Opgehaald van ensie: https://www.ensie.nl/katholieke-encyclopaedie/appreteermiddelen

⁹ Wikipedia (2021, december 30). Non-woven. Opgehaald van Wikipedia: https://nl.wikipedia.org/wiki/Non-woven