Onderzoeksprogramma Hergebruik End-of-Life Composieten

Door het ontwikkelen van full-scale demonstrators gebaseerd op de Windesheim methodiek, is in de loop der jaren veel kennis gegenereerd over het gedrag van het materiaal en een eerste aanzet voor lange-duur gedrag. Hieronder staan op chronologische volgorde de verschillende demonstrators die wij door de jaren heen hebben opgeleverd in samenwerking met de industrie. Dit illustreert de evolutie van het onderzoek.

Dit was de eerste full-scale demonstrator die wij ontwikkelden middels de Windesheim methode. Het doel was om te laten zien dat het ook daadwerkelijk in het groot uitgevoerd kon worden. In september 2017 zijn 80 planken à 20 meter oeverbeschoeiing geïnstalleerd bij de Beatrixsluis in Almere. In hoofdstuk 4.1 van publicatie Industrieel Hergebruik EoL Composieten, lees je meer over deze demonstrator. Klik op de afbeelding om hier naartoe te gaan.

Deze demonstrator is de enige variant waarbij een pers is gebruikt om de panelen te produceren en waarbij geen polyester, maar een schuimende polyurethaan hars is gebruikt. Van deze interieurpanelen zijn meubels gemaakt, die sinds 2017 op Windesheim in gebruik zijn. In hoofdstuk 4 van publicatie Industrieel Hergebruik EoL Composieten, lees je meer over deze demonstrator. Klik op de afbeelding om hier naartoe te gaan.

Over de Stroobosser Trekfaert in Friesland zijn 7 verkeersbruggen vernieuwd. Het dek van deze bruggen moest de oorspronkelijke uitstraling hebben van hardhouten balken. Voor de Dinzerbrug is gekozen voor een alternatieve, duurzame oplossing: hergebruikt composiet. Met onze Windesheim methode ontwikkelden wij dekplanken die duurzaam zijn én bestand tegen zware verkeerlasten die erover gaan. De dekplanken zijn beproefd en beoordeeld door ingenieursbureau Royal Haskoning DHV. Het bedrijf Composite Structures heeft vervolgens de dekplanken gemaakt. 

Voor de provincie Groningen ontwikkelden wij in 2018 een wrijfgording ter vervanging van tropisch hardhout en ter voorkoming van houtrot, wat de levensduur van bijvoorbeeld azobé beperkt. Het bedrijf Fiby Products heeft uiteindelijk 120 meter van deze wrijfgording geproduceerd. De installatie hiervan was in 2019 in de haven van Delfzijl. 

Voor het bedrijf Welex ontwikkelden wij in 2019 een draglineschot samengesteld uit vijf losse balken. Met het schot is een brug gemaakt met een overspanning van 4 meter. Het doel van dit project was om het hardhout te vervangen. In hoofdstuk 4 van publicatie Industrieel Hergebruik EoL Composieten, lees je meer over deze demonstrator. 

In samenwerking met NS ontwikkelden wij in 2020 een dwarsligger van hergebruikte composieten. NS heeft als doelstelling om volledig circulair te zijn, daarom hebben wij de vlokken voor de dwarsligger geproduceerd uit interieurpanelen van oude treinstellen. Op dit moment wordt uitgezocht welke partij de dwarsligger daadwerkelijk kan produceren.

Het bedrijf Save Plastics produceert hout-vervangende producten van een 100% gerecyclede kunststofmix. Door middel van een demonstrator is aangetoond dat het kruipgedrag van de thermoplast dekplank sterk verbeterd kan worden door een inlage van EoL composiet. Het toepassingsbereik van deze planken kan zodoende vergroot worden. Dit project is nog actief. 

Autobanden zijn net als glasvezel composieten lastig te recyclen. Er is gekozen om delen van een autoband te gebruiken als een verend binnenstuk van een geleidebalk om op zo’n manier extra eigenschappen toe te voegen aan het End-of-Life composiet materiaal. In een tweede demonstrator is een gerecyclede kunststof stootschil voorzien van een verende rubber stootlaag. Deze aanpak wordt op dit moment getest in Ronduite. 

Voor zijpanelen van bussen worden vaak aan de onderzijde aluminium panelen gebruikt. In samenwerking met VDL Fibertech Industries hebben we een dergelijk paneel ontwikkeld dat gemaakt is met hergebruikt composiet, uit hun eigen bedrijfsafval van de composietproductie.

Het ontwikkelde paneel is vervaardigd met een RTM-mal waarbij gebruik gemaakt is van een schuimende epoxy-hars. Het resulterende paneel is even sterk als een vergelijkbaar aluminium-paneel, is zelfs lichter en dus gemaakt met hergebruikt composiet. 

In samenwerking met partner AOC hebben wij de pultrusie met hergebruikt composiet ontwikkeld. Door het maken van een preform met virgin glasvezelversterking met daarin hergebruikte composietvlokken, kon een continu pultrusieproces gerealiseerd worden.

In een speciale injectiematrijs wordt de preform geimpregneerd met hars, waarna het in een verwarmde stalen matrijs uithardt tot een profiel. Het profiel dat op deze manier is geproduceerd is het zogenaamde modelproefstuk (doorsnede 24 x 50 mm) dat ook in andere onderzoeken voor de hergebruikmethode middels RTM werd vervaardigd. De gepultrudeerde profielen geven dezelfde mechanische prestatie.

Het Rotterdamse bedrijf Compone produceert onder andere dekplanken met hergebruikt composiet. Deze dekplanken worden vervaardigd middels pultrusie. Door het ontwerp van de dekplank met twee uitstekende zijranden kunnen de planken eenvoudig worden gemonteerd op een ondersteunende onderconstructie. Tijdens de ontwikkeling heeft het Lectoraat Kunststoftechnologie de dekplanken getest op sterkte en stijfheid en bleken uitstekend geschikt te zijn voor de toepassing in voetgangers- en fietsbruggen.

Een mooie demonstrator van de dekplanken van Compone is gerealiseerd bij golfbaan The Dutch, nabij Gorinchem. Deze brug is 8 meter lang en is voorzien van de dekplanken van hergebruikt composiet die Compone heeft geproduceerd. De planken zijn ook voorzien van een slijtlaag voor extra grip.

Gedurende dit project hebben wij samengewerkt met veel verschillende partijen uit de industrie. Hieronder een overzicht. 

Gedurende het onderzoeksprogramma hebben wij al diverse resultaten opgeleverd. Hieronder een overzicht van deze resultaten. Hierin hebben wij een onderscheid gemaakt in: End-of-Life composietstromen, producten, mechanisch gedrag, uitloging van gevaarlijke stoffen en lange-duur gedrag. 

In dit RAAK-MKB-project is onderzocht of er combinaties te maken zijn door het hergebruiken van verschillende, moeilijk te recyclen kunststoffen. Het gaat hierbij om End-of-Life stromen van thermoharde composieten, mix-plastics en autobanden. Dit hybride hergebruik heeft als voorwaarde dat een resulterend nieuw product zo ontworpen is dat dit ook aan het einde van de levensduur weer goed te hergebruiken is: ‘design for circularity’.

Publicatie Hybride Hergebruik Kunststoffen

De Windesheim-methode van structureel hergebruik van End-of-Life (EoL) thermoharde composieten levert een circulaire oplossing voor de thermoharde composiet-industrie.

Download onze samenvatting NL

Download our summary ENG

De meest extreme vorm van een lengte/diameter verhouding, zijn stroken. In onze publicatie 'Hergebruik van thermohardende composieten' leggen we uit hoe de stroken vervaardigd kunnen worden, ook op industriële schaal. Daarnaast beschrijven wij hierin wat de mechanische eigenschappen zijn, die je middels deze techniek verkregen kunt verkrijgen. Het blijkt mogelijk om met behulp van stroken nieuw constructiemateriaal te creëren, wat een hogere buigsterkte heeft dan naald- en loofhout. Hieronder vind je de links naar bijbehorende publicaties. In de tweede publicatie gaat het om hoofdstuk 2, 3 en 5.

Publicatie Hergebruik van thermoharde composieten

Publicatie Industrieel hergebruik van EoL thermoharde composieten

De productie van vlokken kan gedaan worden met industriële shredders. Afhankelijk van het ingangsmateriaal worden vlokken verkregen in de vorm van naalden of plaatjes. De mechanische eigenschappen van het nieuwe composiet hangt af van de vezelfractie en de vezelrichting. Hieronder vind je de links naar bijbehorende publicaties. In de eerste publicatie gaat het om hoofdstuk 2, 3 en 5. 

Publicatie Industrieel hergebruik van EoL thermoharde composieten

Publicatie Hergebruik Thermoharde composieten

Waar in het begin van het onderzoek gebruik gemaakt werd van vlokken van oude boten ingebed in hars specifiek bedoeld voor marine industrie, werd het vanwege het nat-droge toepassingsgebied belangrijk om aan te tonen dat geen chemicaliën of zware metalen zouden uitlogen tijdens het gebruik. In dit onderzoek is aangetoond dat er ondanks eventuele aanwezige vervuilingen de uitloging van het End-of-Life gebaseerde composiet ver onder de norm blijft, zelfs bij beschadiging. In onderstaande publicatie lees je meer over uitloging.

Publicatie Mogelijke uitloging in hergebruikt composiet

Het ontbrekende puzzelstukje voor het bepalen van de LCA is het bevestigen van het verwachte lange-duur gedrag. De eerste aanzet om dit te bepalen wordt gedaan voor de sluisdeuren voor Groningen Seaport. Deze verkennende testen worden uitgevoerd bij 25 °C en 40 °C.

Dit rapport beschrijft het circulair ontwerpen met hergebruikt End-of Life thermohard composiet. Het bevat de voorwaarden en ontwerpregels die zijn voortgekomen uit twee RAAK-MKB projecten bij het Lectoraat Kunststoftechnologie.

De focus in dit onderzoek ligt op de toepassing aan de hand van twee voorbeelden van infra-bouw-producten gemaakt met hergebruikt composiet: een damwandplank en een brugdekplank. Traditioneel gezien wordt hier vaak tropisch hardhout van het type azobé voor gebruikt.

Het uitgangspunt van dit onderzoek is om de constructieve prestatie van azobé te beoordelen en na te bootsen in de twee voorbeelden gemaakt van hergebruikt composiet. Vervolgens worden per voorbeeld de financiële kosten en de ecokosten berekend tijdens de levensduur, met behulp van LCC- en LCA-analyses.

Deze analyses laten zien dat de totale kosten tijdens de levensduur van een product gemaakt van hergebruikt End of-Life thermohard composiet lager zijn dan bij de uitvoering in azobé.

Circulair ontwerpen met hergebruikt composiet

Om daadwerkelijk duurzaam te zijn is het van belang om te weten of de Windesheim methode een goede oplossing is in termen van milieukosten. Dit is onderzocht met een LCA-studie aan de hand van damwanden en dekplanken, waarbij een vergelijk is gemaakt met dezelfde producten gemaakt van hardhout. Uit het onderzoek blijkt dat de langere levensduur van hergebruikt composiet dan hardhout een groot voordeel levert in zowel de economische kosten als de milieukosten.  

Publicatie Circulair ontwerpen met hergebruikt composiet

Sinds de start van dit onderzoeksprogramma in 2015, is het werk bekroond met verschillende awards in binnen- en buitenland.

Elk jaar, sinds de oprichting meer dan 20 jaar geleden, viert JEC Group het succes van projecten en samenwerkingen binnen de composietindustrie. Dit wordt bekroond met de JEC Composites Innovation Awards. Het onderzoeksprogramma Hergebruik EoL Composiet won in 2022 de prijs in de categorie Civiele Techniek.

JEC Composites Innovation Awards

We zijn er ontzettend trots op dat wij in 2021 de Deltapremie in ontvangst mochten nemen: een award vanuit Regieorgaan SIA en Vereniging Hogescholen voor het allerbeste praktijkgerichte onderzoek met als thema: Hybride Hergebruik van Kunststoffen. De prijs van € 500.000 besteden wij nu aan onderzoek naar het recyclen van autobanden, om ze uiteindelijk terug te kunnen brengen naar de oorspronkelijke grondstof. 

Kijk hier de uitreiking terug

Elk jaar reikt Regieorgaan SIA een prijs uit voor het beste praktijkgericht onderzoek: de RAAK-award. Met de prijs wil Regieorgaan SIA het onderzoek van hogescholen meer bekendheid geven. Op het SIA-congres op 25 november werd projectleider Albert ten Busschen uitgeroepen tot winnaar van de RAAK-award 2021! Met het onderzoeksproject Hybride hergebruik kunststoffen, wonnen wij een cheque van € 10.000 én de award! 

Door de jaren heen is dit onderzoeksprogramma diverse keren beschreven in wetenschappelijke publicaties. Hieronder staat een overzicht.

A. ten Busschen, 'Structural re-use of end-of-life thermoset composites' Elsevier, Reinforced Plastics, volume 61, number 3 may/june 2017.

Download hier de publicatie

A. ten Busschen 'Revolutionary re-use of polyester boats', The Report September 2017, issue 81 blz 50-55.

Download hier de publicatie

A. ten Busschen 'Industrial re-use of composites', Elsevier, Reinforced Plastics, volume 64, number 3, may/june 2020.

Download hier de publicatie

E.C. Roetman, A. ten Busschen, 'Verkennend onderzoek naar de mogelijke uitloging van schadelijke stoffen uit hergebruikt composiet', Windesheim, 2020. 

Bekijk hier de publicatie

A. ten Busschen, 'Industrial re-use of composites', chapter in Current topics in Recycling, august 2021. 

Download hier de publicatie

A. ten Busschen, N.P. Boks, M.D.C. Topp, 'Langeduur eigenschappen van composieten: literatuurstudie', Windesheim, 2021.

Bekijk hier de publicatie

P. Schreuder, K. Hermans, A. ten Busschen, 'Testen en ontwerpwaarden hergebruikt composiet: ten behoeve van engineering van composietschuiven met kernen van hergebruikt composiet', Windesheim, 2021.

Bekijk hier de publicatie

A. ten Busschen, M.D.C. Topp, P. Schreuder, K. Hermans, 'RAAK-MKB Hybride Hergebruik Kunststoffen', Windesheim, 2023.

Bekijk hier de publicatie

A. ten Busschen, E.S. Lappa, E.C. Roetman, P. Bosman, 'Circulair ontwerpen met hergebruikt composiet', Windesheim, 2024.

Bekijk hier de publicatie