Flessen voor hete vulling: PET, PLA of HDPE?

PET ontstaat uit ethaandiol (een diol: HO–CH₂–CH₂–OH) en tereftaalzuur (een dicarbonzuur: HOOC–C₆H₄–COOH). Er worden geen dubbele bindingen geopend, maar er reageren twee verschillende functionele groepen met elkaar onder afsplitsing van water:

H–O–CH₂–CH₂–O–H + H–OOC–C₆H₄–CO–OH → –O–CH₂–CH₂–O–CO–C₆H₄–CO– + H₂O

Dit is een verestering; per gevormde esterbinding splitst één watermolecuul af. Omdat dat bij elke koppeling gebeurt, is PET een condensatiepolymeer (polyester). Het monomeer verliest dus atomen bij de polyreactie – in tegenstelling tot bij een additiepolymeer, waar de repeterende eenheid dezelfde atomen bevat als het monomeer (zoals bij HDPE uit etheen).

De repeterende eenheid is: –O–CH₂–CH₂–O–CO–C₆H₄–CO– (een ethaandiol-rest gekoppeld aan een tereftalaat-rest via twee esterbindingen).

Omdat de esterbindingen in de keten zitten, kan PET bij verhitting met veel water of loog hydrolysering ondergaan; dat verklaart zowel de verwerkbaarheid als de chemische recycling.

Eisen: bestand tegen 70 °C, helder doorzichtig, bestand tegen de drank, mechanisch recyclebaar.

Beste keuze: PET. De glastemperatuur van 75 °C ligt net boven de eis van 70 °C, dus de fles blijft bij hete vulling in vorm (wel met enige krimp/kromtrekken als reserve). PET is amorf en helder, heeft een goede CO₂-barrière (belangrijk voor koolzuurhoudende limonade), is lineair en dus thermoplastisch, en wordt al grootschalig mechanisch gerecycled. Het is bovendien redelijk bestand tegen de zure drank; langdurig contact met heet water moet wel worden vermeden in verband met hydrolyse.

PLA valt af op de temperatuur: PLA wordt zacht boven 60 °C, terwijl de limonade van 88 °C komt. De fles zou direct vervormen. Bovendien hydrolyseert PLA juist gemakkelijk in vochtige, warme omstandigheden (dat is de bedoeling in de composthoop, maar hier een nadeel).

HDPE valt af op de optische eis en op de barrière: HDPE is ondoorzichtig (melkwit), dus je ziet de limonade niet, en het is slecht bestand tegen CO₂: koolzuur ontsnapt er te snel doorheen. Thermisch en chemisch zou HDPE het prima redden (zacht boven 80 °C, zeer resistent), daarom is het wel geschikt voor melkflessen.

Polyurethaan valt af omdat het thermohardend is: de ketens zijn verknoopt, dus het kan niet opnieuw worden gesmolten en is niet mechanisch te recyclen. Het is wel prima hittebestendig.

Probleem bij mechanische recycling:

• PET en PLA lijken op elkaar en hebben een vergelijkbare dichtheid (beide ongeveer 1,3 g cm⁻³), dus sorteren met een flotatiebad werkt niet. Ze blijven in dezelfde stroom zitten.
• Bij mechanisch recyclen wordt het mengsel gesmolten en verwerkt bij de temperatuur van PET (rond 250–280 °C). PLA smelt al bij 160 °C en ontleedt ruim onder de PET-verwerkingstemperatuur: het gaat hydrolyseren en ontleden. Daarbij ontstaan gasbelletjes, bruine verkleuring en zwakke plekken.
• Een klein percentage PLA in de PET-stroom verlaagt dus de kwaliteit van het recyclaat: lagere sterkte, slechtere helderheid en een onaangename geur. Daarom moet PLA juist uit de PET-stroom worden gehouden.

Chemische oplossing: bij chemische recycling worden de polymeren teruggebracht tot monomeren door hydrolyse (met water, eventueel met loog of zuur) of alcoholyse. PET levert daarbij ethaandiol en tereftaalzuur, PLA levert melkzuur. Omdat PLA veel gemakkelijker hydrolyseert dan PET, kun je bij een zorgvuldig gekozen temperatuur en pH eerst PLA afbreken tot melkzuur en dat uitwassen, waarna het PET als vaste stof achterblijft. Daarna kan PET opnieuw worden gepolymeriseerd tot virgin-kwaliteit.

Voorwaarde is wel dat het mengsel bekend is: chemische recycling vereist nog steeds sorteren en analyseren, en de gevormde melkzuur- en tereftaalzuuroplossingen moeten worden gescheiden.