Interview: Gerecycled PET in nieuwe flessen

PET (polyethyleentereftalaat) is een veel toegepast verpakkingsmateriaal voor drankflessen. Om deze verpakkingen meer circulair te maken, wordt voor de productie van PET-flessen steeds meer gerecycled PET (rPET) toegepast. De vraag is wat de effecten van het gebruik van rPET op de fleseigenschappen zijn en waar mogelijk grenzen liggen. Onderzoekers van Wageningen Food & Biobased Research hebben dit de afgelopen jaren onderzocht. Het onderzoek werd uitgevoerd als onderdeel van het wetenschappelijk onderzoeksprogramma Sustainable Packaging van het Kennisinstituut Duurzaam Verpakken en het Topinstituut Food & Nutrition.

De hoofdvraag van het onderzoek was of, én in welke mate de toepassing van rPET – bij de fabricage van de fles – invloed heeft op de migratie van stoffen naar de inhoud van de fles, op de mate van haze (een technische term voor de optische transparantie van de fleswand) en verkleuring en op de sterkte van de fles.

De resultaten van dit onderzoek zijn belangrijk voor de voorwaarden én de mate waarin gerecycled PET kan worden gebruikt bij de productie van PET-flessen. En daarmee voor de vraag onder welke voorwaarden we tot een meer circulaire economie kunnen komen én ook waar mogelijk grenzen liggen. Het onderzoek is uitgevoerd door onderzoekers van Wageningen Food & Biobased Research onder leiding van Marieke Brouwer en Ulphard Thoden van Velzen.

Grenswaarden

Zij denken nog vaak terug aan de tijd dat hun werkkamers bomvol stonden met PET-flessen, voorzien van allerlei codes en waarmee van alles moest gebeuren. De flessen moesten op verschillende manieren en door verschillende partijen worden geanalyseerd. In de ene serie flessen zat 25 procent rPET, in de andere 50, 75 of 100 procent. Het ene deel van de flessen moesten zus worden onderzocht, het andere zo. “Het was een zee aan flessen. Nergens anders ter wereld is volgens ons zó minutieus onderzoek uitgevoerd naar de effecten van gerecycled PET in PET-flessen op de eigenschappen van die flessen en daarover gepubliceerd in een wetenschappelijk tijdschrift”, vertelt Thoden van Velzen.

Marieke Brouwer: “Het onderwerp is complex, omdat veel informatie van bedrijven niet openbaar is en ook omdat de belangen van verschillende partijen groot zijn en soms ook tegengesteld aan elkaar. De opzet van het onderzoek vereiste grote zorgvuldigheid en dat geldt ook voor de interpretatie van de uitkomsten.” Om tot de juiste opzet te komen, spraken de onderzoekers met de brancheorganisatie Frisdranken, Waters en Sappen (FWS) en met grote en kleine ondernemingen uit de branche. Een aantal daarvan had samen met FWS zitting in de klankbordgroep van het rPET-onderzoek.

Voor het onderzoek zijn drie soorten food-grade rPET verzameld, bedoeld voor flesproductie met uiteenlopende kwaliteiten. Hiermee zijn in een kleine productielocatie honderden flessen geblazen. Naast flessen van 100 procent virgin PET werden ook flessen met verschillende concentraties geproduceerd, te weten met 25, 50, 75 en 100 procent rPET.

Migratie van stoffen

Uit flessen die rPET bevatten kunnen verschillende stoffen zich naar de inhoud van de fles verplaatsen. Deze zogeheten migratie is onderworpen aan uitgebreide regelgeving, de zogenoemde voedsel-contact-materialen-wetgeving (in Nederland een onderdeel van de Warenwet). Naast verwachte en bekende verbindingen waarvoor grenswaarden zijn vastgelegd, zijn er ook de zogenoemde ‘non-intentionally-added-substances’ (NIAS). NIAS ontstaan voornamelijk bij de productie van flessen met rPET.

De in het onderzoek aangetroffen stoffen zijn 2-methyl-1,3-dioxolaan, benzeen, styreen, aceton, butanon, furaan en limoneen. Het resultaat van dit deel van het onderzoek is dat migratie van NIAS in zeer geringe mate plaatsvindt. De aandacht van de onderzoekers richtte zich met name op de waargenomen aanwezigheid van benzeen, omdat deze stof het hoogste risicoprofiel heeft. ”De waargenomen concentraties van benzeen zijn dusdanig laag, dat deze blootstelling geen prioriteit heeft vanuit de optiek van de volksgezondheid. De hoogst gemeten concentraties benzeen in het water in de flessen zijn lager dan de helft van de toegestane norm voor benzeen in drinkwater”, aldus Thoden van Velzen. Deze norm is 1 microgram per liter.

De waargenomen lage concentraties benzeen vertonen een sterk verband met de aanwezigheid van chloor in het rPET. Hoe meer chloor in het rPET, hoe meer benzeen in het water wordt gevonden. Een voor de hand liggende bron voor dit chloor is PVC of PVdC, dat nog in verpakkingen wordt gebruikt en ook voorkomt in niet-verpakkingen die tussen de gesorteerde PET-flessen belanden.

Analyse verkleuring en materiaalsterkte

Deeltjesverontreiniging in rPET heeft verschillende oorzaken; het ontstaat onder meer door zand en andere materialen die tijdens het sorteerproces in het PET-materiaal terechtkomen, bijvoorbeeld als het materiaal tot balen wordt geperst. Andere oorzaken kunnen zijn dat fout gesorteerde objecten of onderdelen van een verpakking (bijvoorbeeld papier en additieven) in de PET-stroom terechtkomen. “Deze vervuiling heeft effecten op de verkleuring en haze. De haze heeft een sterk verband met de deeltjesverontreiniging. Een grotere verontreiniging leidt tot minder transparantie”, vertellen Brouwer en Thoden van Velzen. Ze voegen toe dat sommige verkleuringsaspecten sterk samenhangen met de hoeveelheid gerecycled content en de oorsprong van het rPET.

Met zogeheten stress cracking testen is gekeken naar de barst-drukbestendigheid van de flessen. Flessen van PET met een hogere intrinsieke viscositeit (stroperigheid), hebben een mindere kans op lekken of barsten. De onderzoekers vonden geen duidelijk verband tussen de barst-drukgevoeligheid en het aandeel of de oorsprong rPET.

Conclusie

De materiaaleigenschappen van PET flessen worden beïnvloed door de kwaliteit van het toegepaste recyclaat (rPET) en het gehalte waarin dit in de flessen wordt toegepast. Gerecycled PET bevat verontreinigingen die in hergebruikssystemen kunnen accumuleren. Hierdoor worden PET-flessen met elke omloop donkerder, geler en minder transparant. Bovendien migreren dan meer stoffen. Deze risico’s kunnen worden beperkt door te kiezen voor hoge kwaliteit rPET, afkomstig uit een mono-inzamelsysteem, zoals de statiegeldstroom. Bij rPET van minder hoge kwaliteit (zoals uit co-inzamelsystemen) is het belangrijk om PVC en PVdC in kunststof verpakkingen terug te dringen en om PVC-niet-verpakkingen beter te sorteren. Thoden van Velzen: “Bij gecontroleerde schone stromen is toepassing van hogere percentages rPET mogelijk en verantwoord. Bij toepassing van rPET uit vervuilde stromen doen producenten er verstandig aan om lagere percentages aan te houden en voor migratie van NIAS het ALARA-principe (As Low As Reasonably Achievable) toe te passen.”

Brouwer: “Bedrijven kunnen op basis van dit onderzoek zelf bepalen, afhankelijk van hun acceptatie-grens voor de kritische eigenschappen (haze, verkleuring en migratie), welke percentages rPET zij acceptabel vinden in hun flessen. Vijftig procent rPET in een nieuwe fles is doorgaans veilig met de food-grade kwaliteiten rPET die nu op de markt beschikbaar zijn. Met rPET uit een gecontroleerd, schoon mono-collectiesysteem kan je misschien tot 80-90 procent gaan en met een co-collectiesysteem moet je misschien naar maximaal 60 procent of zelfs lager streven. Bedrijven moeten voorzichtig zijn met het toepassen van honderd procent rPET; daar zitten haken en ogen aan.”

Thoden van Velzen: “Ook in virgin PET-flessen en hoge kwaliteit rPET-flessen komen overigens verontreinigende deeltjes voor. Er is dus continu aandacht nodig voor het monitoren van de kwaliteit van het PET en de verpakte inhoud.”