Onderzoekscentrum Saxion TPAC startte in oktober 2019 samen met afvalverwerkingsbedrijf Rouwmaat en innovator van kunststofproducten Innodeen, het project B-Hout Behoud. Vanuit de gedachte dat gerecycled hout niet moet worden verbrand maar moet worden behouden en hergebruikt, ontwikkelde men het proces om afvalhout te verwerken tot vezels voor toepassing in composieten.

Het afgeronde onderzoek toont aan dat het gebruik van gerecycled hout goed mogelijk is en projectpartner Innodeen heeft inmiddels de eerste proefpanelen geproduceerd met gebruikmaking van gerecyclede houtvezels van Rouwmaat.

B-hout uit afval vormt een grote stroom in de sloop- en recyclewereld maar deze categorie materiaal is verontreinigd met coatings, lijmen, verven en metalen of plastic bevestigingsmaterialen. "Maar voor het overgrote gedeelte bestaat B-hout nog altijd uit bruikbaar hout met goede eigenschappen", weet onderzoeker Marco Del Vecchio van Saxion TPAC. Hij onderzocht in welke mate dit B-hout is te hergebruiken als versterkende vezel in kunststofcomposietmateriaal. De partners in dit onderzoek waren recyclingbedrijf Rouwmaat en innovatiebedrijf Innodeen. Het doel van het project ‘B-hout Behoud' was de mogelijkheid te onderzoeken of, en in hoeverre, houtvezelversterkt composiet ook kan worden geproduceerd uit het verontreinigde B-hout, waarmee de inzet van A-hout zou kunnen worden verminderd. Dit is van belang want als blijkt dat dit inderdaad mogelijk is, kan dit leiden tot een veel

hogere kwaliteit van toepassingen voor deze afvalstroom. Het materiaal zou dan ook als grondstof voor hergebruik een aanzienlijk hogere prijs opleveren.

Sinds de start van het project in oktober 2019, sloot researcher Marco Del Vecchio het project in oktober 2020 af. "We hebben nu aangetoond dat het vershredderen van het afvalmateriaal leidt tot vezels die inderdaad kunnen worden gebruikt in het productieproces. Het via persvormen produceren van composiet uit deze houtvezels met polypropyleen als matrix is met succes uitgevoerd.

Bovendien hebben we de verwerkingstemperatuur voor B-houtcomposiet vastgesteld door het evalueren van de drempeltemperatuur van mogelijke bestanddelen in het gerecyclede hout."

A-, B- en C-hout

A-hout is gerecycled hout zonder verf, coatings of metalen delen zoals schroeven, spijkers, nietjes en onderdelen van hang- en sluitwerk. B-hout is min of meer schoon zonder metalen delen maar het bevat wel lijm of coatings, verf et cetera. Dus het kan schadelijk zijn voor de machine of de operator. Het kan ook gevaarlijk zijn door de effecten van de hoge temperatuur op PVC tijdens de extrusie, tenminste als er PVC aanwezig is. Maar deze stof is niet aangetroffen in de testvezels die Del Vecchio gebruikte omdat partner Rouwmaat PVC-vrije materialen garandeert.

"C-hout hebben we niet onderzocht", aldus Del Vecchio. "Dit materiaal is qua verontreiniging nog weer een stap verder weg dan B-hout en het kan ook nog koper en chromatische arsenaten bevatten. Het is daarom in potentie gevaarlijker materiaal en we kozen om die reden voor alleen A en B, ook al omdat van deze materialen voldoende beschikbaar is voor een grootschalige productie. Daarvoor heb je het C-hout niet nodig."

Beetje beter

Het plan van aanpak was voor het A- en het B-hout hetzelfde. Del Vecchio: "We maakten de vezels van de juiste afmetingen door het materiaal na het drogen te vershredderen: 2,8 mm, 1,7 mm, 1,4 mm, 1.0 mm, 0,5 en tot slot kleiner dan 0,5 mm. De kleinste delen leverden alleen poeder. Voor processing via extrusie gebruiken we alleen vezels vanaf een halve millimeter tot 1,4 millimeter. We gebruikte verschillende hoeveelheden polypropyleen, namelijk 50, 55 en 60 procent. We hebben extrusie uitgeprobeerd met een kleine en een grote extruder. Het proces van mixen, compounding en extrusie werkte op ongeveer 190 graden. Ook spuitgieten hebben we uitgetest en we hebben de testbars (teststrookjes, red.) gemaakt voor de mechanische tests. De sterkte van de gespuitgiete testbars met verschillende kwantiteiten vezels (40-50-60 procent) leverde op dat zowel bij de treksterkte als bij de buigproeven het A-hout iets beter presteerde dan het B-hout. Steeds bleken de verschillen in sterkte bij de verschillende kwantiteiten vezels hetzelfde en hoe meer vezels, hoe groter de stijfheid."

Chloorvrij

Volgens de literatuur komen in B-hout vooral formaldehyden, polyurethanen en soms ook PVC's voor. Die stoffen zitten in de verf en de lijm. "Formaldehyde degradeert bij ongeveer 200 graden. Dus als we het proces op 190 graden hielden, ging het goed. Bij polyurethaan gaat het goed tot 230 graden dus dat is geen probleem. Maar voor PVC hadden we te maken met een relatief lage 160 graden als degradatietemperatuur dus 190 graden vormt een probleem voor de gezondheid van de medewerkers. De chloridegassen zijn giftig en bovendien krijg je gasbelvorming en dus producten met slechtere mechanische eigenschappen", aldus Del Vecchio.

Een ander deel van onderzoek moest aantonen of er PVC in het B-hout aanwezig is. "Ik heb bij Rouwmaat volledig willekeurig verschillende monsters van het B-hout genomen en ik heb in geen enkel van die monsters PVC aangetroffen. Dus kunnen we dit B-houtmateriaal gewoon verwerken op 190 graden." Mocht in ander monster toch PVC gevonden worden maar de hoeveelheid zit onder de LC50 (letal concentration, red), zou het alsnog geen probleem zijn, vindt de onderzoeker. "Maar zo ver zal het naar verwachting niet komen want Rouwmaat heeft een heel goed ontwikkeld scheidingssysteem dat garandeert dat de batches die Rouwmaat produceert chloorvrij zijn. Ik verwacht hier dus geen problemen mee."

Conclusie: goed mogelijk

De onderzoeker van TPAC concludeert dat het gebruik van zowel A- als B-hout in de verwerking met polypropyleen kunststof op industriële schaal heel goed mogelijk is. "Mijn eerste aanbeveling is nu A-hout toe te voegen op industriële schaal om het uit te proberen en Innodeen is daar inmiddels ook mee gestart. De vezels zijn geleverd door Rouwmaat. Op het moment dat dit goed functioneert, zou men de volgende stap moeten nemen met B-houtvezels. De mechanische eigenschappen zullen dan iets minder goed zijn in vergelijking met A-hout maar er zullen veel mogelijke toepassingen voor de B-houtvezels zijn. Het B-houtcomposiet kan je misschien niet gebruiken voor de meest veeleisende constructieve toepassingen maar je kan het wel voor heel veel andere dingen gebruiken, bijvoorbeeld tafels."

Een tweede aanbeveling van Del Vecchio is de keuze voor de polymeer PLA (polymelkzuur, red). "In de markt is er veel belangstelling voor omdat PLA niet fossiel is maar biobased, biodegradeerbaar en recycleerbaar. Deze polymeer heeft goede eigenschappen en als je hem voor composiet gebruikt, is de toevoeging van houtvezel extra geschikt omdat dit voor de marketing van milieuvriendelijk producten wellicht beter is."