De triomf over plastic

Van plastic afval waardevolle producten maken: dat is de missie van de Canadese onderneemster Miranda Wang. In 2019 was ze een van de vijf laureaten van Rolex Awards for Enterprise.

Diep onder de indruk staat de 15-jarige Miranda Wang in 2010 aan het stort van haar geboortestad Vancouver in Canada. De stapel afval is twee voetbalvelden groot en drie verdiepingen hoog. De modderige massa bestaat uit bergen rommel, die grote hoeveelheden plastic bevatten. Deze ravage aan afval is, vertellen ze Miranda, het resultaat van twee à drie dagen huisvuilophaling in Vancouver. Straks wordt het terrein ontruimd om plaats te maken voor nieuwe torens van vooral plastic afval. Het lijkt een eindeloze cyclus.

Het bezoek aan het stort van Vancouver is een initiatief van de leefmilieuclub van haar school. De aanblik van de afvalberg schokt haar. Ze is een milieubewust meisje, niet naïef, ze heeft weet van de problemen die plastic afval veroorzaakt. Alleen had ze er voordien geen benul van hoe grootschalig die problemen zich aandienden.

Een wake-upcall in Vancouver

Aan de voet van die immense storthopen kunnen Miranda Wang en haar klasgenote Jeanny Yao niet vatten dat er niet meer wordt ondernomen om dit probleem aan te pakken. Ze begrijpen op dat ogenblik nog niet dat het probleem van plastic afval voor een deel ook zichzelf voedt en niet alleen valt toe te schrijven aan de nalatigheid van de industrie en de individuele consument. Het heeft ook te maken met de complexe chemische structuur van plastic: de meeste vormen breken niet op natuurlijke wijze af en kunnen niet worden gerecycled. De natuur heeft nauwelijks een remedie voor plastic. Er is technologie vereist.

“We moeten iets doen. Anders is er tegen 2050 meer plastic in de oceanen dan vis”
Miranda Wang, laureaat van de Rolex Award for Enterprise

Tien jaar later doemt het schrikbeeld van het stort van Vancouver nog altijd op bij Miranda Wang. Samen met Jeanny Yao heeft ze intussen het bedrijf BioCellection opgericht. ‘Tijdens die schooluitstap zagen we hoe kolossaal groot het probleem zich stelt. Die uitstap was een kantelmoment in ons leven. Een wake-upcall.’Al enkele jaren ontwikkelt BioCellection innovatieve technologieën om plastic afval om te zetten in waardevolle chemicaliën.

340 miljoen ton plastic per jaar

Sinds plastic werd uitgevonden, is het in onze ecosystemen geïnfiltreerd. Wereldwijd produceert de mensheid 340 miljoen ton plastic per jaar. Sinds de jaren 1950 loopt dat in het totaal op tot ruwweg 8,3 miljard ton. De voorbije dertig jaar verzamelde China de helft ervan – tot Beijing in 2018 een ban op de import van plastic afval invoerde. Na die Chinese beslissing konden andere landen het probleem niet meer doorschuiven en werden ze keihard geconfronteerd met de impact ervan. De VS bijvoorbeeld stapelen 30.000 ton plastic afval per maand op.

Het probleem wordt met de dag urgenter en de oplossing kostelijker. Amper 9 procent van het wereldwijde plastic afval wordt gerecycled. 79 procent belandt op storten of in oceanen (elke minuut komt het equivalent van een vrachtwagenlading in zee terecht), de resterende 12 procent wordt verbrand. Plastic afval vervuilt het land, de lucht en het water.

Een plastic fles wordt 450 jaar oud

Plastic verandert ook veel te vlug in afval. Van het gebruik van een plastic zak tot het dumpen ervan als afval duurt gemiddeld 25 minuten. Maar eens zo’n plastic zakje in de oceaan sukkelt, duurt het nog 20 jaar voor het afgebroken is. Een rietje waarmee we drinken blijft na het eenmalige gebruik 200 jaar bestaan als afval. Het desintegreren van een plastic fles neemt 450 jaar in beslag.

En dan is het plastic afval alleen nog maar visueel weg. Want het verkruimelt tot microplastics die ongewild door dieren worden geconsumeerd. Elk jaar sterven 135.000 zeedieren en meer dan een miljoen vogels omdat ze plastic verkeerdelijk voor voedsel aanzagen. Via de voedselketen komt dit micro-plastic ook in ons voedsel terecht. Ook voor de mens is dat niet gezond. De golfstromen in de oceaan vegen plastic afval samen tot gigantische tapijten die hele delen van de zee onleefbaar maken. De langste van die afvaltapijten is de Great Pacific Garbage Patch. Het ligt tussen Californië en Hawaï en is vijftig keer groter dan België.

‘Dit kan zo niet blijven duren’, zegt Miranda Wang. ‘Anders is er tegen 2050 meer plastic in de oceaan dan vis.’

Brengen de bacteriën redding?

Na het bezoek aan het stort van Vancouver dromen Miranda Wang en Jeanny Yao ervan om die massa afval zo te behandelen dat ze de schadelijke kenmerken naar iets positiefs ombuigen. Geestdriftig gaan ze op zoek naar oplossingen.

Het duo vertrekt vanuit een interessante hypothese. Wat als bacteriën plastic kunnen afbreken? Zeven jaar lang voeren ze de ene test na de andere uit. Ze verwerven toegang tot de labo’s van de University of British Columbia. In samenwerking met senior biochemici ontdekken Wang en Yao in de nabijgelegen Fraser, de langste rivier van de Canadese provincie Brits Columbia, twee bacteriën die ze zo kunnen cultiveren dat ze plastics afbreken, meer specifiek ftalaten – de componenten van plastic die ervoor zorgen dat het soepel en buigzaam is, ze worden gebruikt in een brede waaier van producten, van speelgoed tot huishoudfolie.

Belangrijk bonuseffect van deze unieke technologie: minder gebruik van fossiele brandstoffen

De theorie botst met de praktijk

Wang en Yao schrijven zich met hun onderzoek in voor een lokale wetenschappelijke wedstrijd en winnen die ook. In 2013 krijgen ze een uitnodiging voor een TED Talk over het onderwerp. Hun presentatie gaat digitaal en inspireert wereldwijd vele mensen. Maar aan de universiteit waar ze intussen moleculaire biologie studeert, begint Wang te twijfelen over de praktijk van haar ontdekking. ‘Deze bacteriën inzetten om plastic af te breken is geen schaalbare methode. Het proces is niet vatbaar voor een globale benadering van het probleem.’

Op zoek naar een chemische oplossing

Maar Miranda Wang en Jeanny Yao geven de moed niet op. Ze presenteren hun projecten bij iedereen die luisteren wil. Hun pionierswerk kan op veel belangstelling en goodwill rekenen. En ook centen. In de jaren 2015-2019 verzamelen ze een kapitaal van 3,5 miljoen dollar waarmee ze het bedrijf BioCellection oprichten. Het eerste jaar nemen ze drie voormalige klasgenoten in dienst, tegenwoordig heet het bedrijf Novoloop en werkt er een tiental mensen.

Aanvankelijk focust de in Silicon Valley gevestigde start-up nog op manieren om bacteriën in te schakelen. Maar gaandeweg onderzoeken Wang en haar team potentiële technieken van genetische engineering om micro-organismen te produceren die plastic afbreken. Spoedig blijkt dit een veel interessantere aanpak, onder meer vanwege de betere kans om dit grootschalig uit te rollen. Dus verlaten ze de bacteriële piste en spitsten zich toe op een zuiver chemische oplossing. Ze ontwikkelen recycletechnologieën die bevuilde plastic transformeren in chemicaliën.

Afval dat niemand wil

Miranda Wang werkt met plastics die voordien niet recyclebaar waren. ‘We verzamelen vuile plastic zakken, eenmalig gebruikt verpakkingsmateriaal, kortom plastics van zo’n erbarmelijke kwaliteit dat het geen zin heeft ze te reinigen en er nieuwe producten van te maken. We focussen specifiek op deze probleemplastics die niemand anders nog wil aanraken. Dat gecontamineerde afval recyclen we tot waardevolle materialen met dezelfde eigenschappen als hun maagdelijke versie. Ze benaderen een match met de prestaties van ongerepte fotopolymeren en thermoplastic polyurethaan. Momenteel zijn er al rechtstreekse toepassingen van deze materialen in 3D-printing en in schoeisel.’Zo leggen Wang en Yao de basis van de unieke technologie die Novoloop tegenwoordig ontwikkelt.

Terug naar de voorafgaandelijke bestanddelen

Miranda Wang en Jeanny Yao vestigen hun aandacht op polyethyleen. Dat vormt het grootste deel van de globale plasticproductie (30 procent): het is aanwezig in huishoudfolie, drankkartons, afvalzakken, plastic draagtassen… In supermarkten kan je het bij de beschrijving van de samenstelling van producten herkennen aan de recycleercodes 02 of 04. Polyethyleen is stabiel en robuust en dat geldt ook voor het afval dat eruit voortkomt. Omdat het vaak in contact met voedsel komt, is het gecontamineerd en kan het niet worden gerecycled.

Accelerated thermal-oxidative depolymerisation, zo omschrijven Wang en Yao hun technologie. Versnelde thermische-oxidatieve depolymerisatie. Polymerie is het verschijnsel dat gelijksoortige moleculen met elkaar additieverbindingen vormen, waarvan de empirische formule gelijk is aan de uitgangsstof, maar het moleculegewicht een veelvoud. In een minder chemisch jargon en dus meer in mensentaal komt het erop neer dat de moleculaire structuur van plastic afval via een serie van chemische reacties wordt afgebroken tot chemische precursors. Dit zijn voorafgaandelijke (eenvoudiger) bestanddelen, die kunnen worden ingezet als bouwstenen voor materialen met een potentiële marktwaarde van miljarden dollar. De ‘nieuwe’ chemicaliën kunnen ook dienen voor de productie van andere plastics.

Afval in de plaats van olie

Belangrijk bonuseffect van het unieke proces: minder gebruik van fossiele brandstoffen. Tot dusver was olie vereist voor de precursor chemicaliën van plasticproductie. De technologie die Miranda Wang ontwikkelde is veel goedkoper dan het extraheren (onttrekken) van dezelfde materialen uit fossiele oliebronnen. Bovendien resulteert de innovatie in een honderdvoudige stijging van de waarde van plastic afval. Met een upgrade van plastic afval tot nieuwe, afgewerkte materialen creëert Wang een incentive om plastic voortaan te bewaren in de plaats van het te dumpen of te verbranden.

Als de nieuwe technologie van Wang op grote schaal ingang zou vinden, zou er meer plastic afval hergebruikt kunnen worden. Dan zou plastic afval op een dag fossiele brandstoffen kunnen vervangen voor de productie van plastic. Afval in plaats van olie – een goede zaak.

Kleine ecologische voetafdruk

‘We vonden een nieuw, duurzaam en economisch rendabel proces om plastic afval om te zetten in waardevolle industriële chemicaliën’, legt Miranda Wang uit. ‘En we toonden aan dat deze chemicaliën dezelfde kwaliteit hebben als chemicaliën gemaakt van olie.’ Dat de nieuwe chemicaliën worden vervaardigd van plastic afval en niet van fossiele olie, reduceert de ecologische voetafdruk van de industrie. Een belangrijke spin-off is dat het proces de hoeveelheid koolstofdioxide vermindert die zou worden uitgestoten mocht het plastic afval gedumpt of verbrand worden.

De technologie van Wang is een nieuwe stap vooruit in de richting van een duurzame, circulaire economie, waarin niets verloren gaat en die geen enkele vorm van vervuiling veroorzaakt.

Miranda Wang draagt waarden uit die ook Rolex wil valoriseren: kwaliteit, vernuft, vastberadenheid en ondernemingszin

Rolex Award for Enterprise

De innovatieve technologie van Miranda Wang krijgt veel steun: van de Verenigde Naties over de oprichter van Salesforce (het internationaal bedrijf met hoofdkwartier in San Francisco dat bedrijfssoftware aanbiedt) tot Rolex. Miranda Wang werd uit 950 kandidaten geselecteerd als een van de vijf laureaten van de Rolex Award for Enterprise van 2019; samen met de Braziliaanse milieuactivist João Campos-Silva, de Franse expert in neuroprothesen Grégoire Courtine, de Indische biologe Krithi Karanth, en de Oegandese informatietechnoloog Brian Gitta.

De Rolex Awards for Enterprise zagen het licht in 1976. De naam van Miranda Wang kan worden toegevoegd aan die van 155 andere laureaten die de laatste 40 jaar op een vernieuwende manier ijveren om de planeet te beschermen en de levensomstandigheden te verbeteren op het vlak van gezondheid, technologie, exploratie en het behoud van zowel het cultureel erfgoed als de natuurlijke omgeving.

Rolex reikt de Awards tweejaarlijks uit. De winnaars genieten van steun om hun projecten verder te zetten en krijgen toegang tot het netwerk van Rolex. De Rolex Awards for Enterprise maken deel uit van het grootschalige ‘Perpetual Planet Initiative’, dat Rolex in 2019 lanceerde. Ook de samenwerking met National Geographic (voor de studie van de impact van de klimaatverandering) en met het Mission Blue-programma van Sylvia Earle (gericht op het behoud van de oceanen) behoren tot het Rolex ‘Perpetual Planet’-initiatief.

Samen met gelijkgezinden

Miranda Wang ontving de Rolex Award for Enterprise voor haar geestdrift en ondernemingszin, en omdat ze waarden uitdraagt die Rolex wil valoriseren: kwaliteit, vernuft, vastberadenheid en ondernemingszin. De Rolex Award for Enterprise hielp Miranda Wang concreet vooruit. ‘Rolex heeft ons werk in de schijnwerpers gezet’, zegt ze. ‘Dat zorgde voor een boost in de fondsenwerving en die is nodig om deze technologische uitvinding op te schalen.’

De erkenning door Rolex kan ook resulteren in nieuwe partnerships. Wang oppert de mogelijkheid van samenwerkingen met andere leden van de gemeenschap van laureaten van de Rolex Award for Enterprise. ‘Omdat het programma van Rolex al enkele jaren in omloop is en verspreid wordt, ontstond er een wereldwijde community. Dat is het meest lonende deel van onze missie: mensen vinden die gelijkaardig denken en onze passie delen om problemen aan te pakken.’

Een einde aan de levenscyclus van plastic afval

Plastic is een probleem dat tegenwoordig wereldwijd wordt aangepakt. Lokale overheden voerden een ban op plastic zakken in, restaurants bieden recyclebare rietjes aan, enzovoort. Allemaal lovenswaardige initiatieven maar ze brengen amper een deuk aan in de productie van 340 miljoen ton plastic per jaar, aldus Wang. ‘We zijn op een punt dat alles wat we maken en gebruiken, verticaal geïntegreerd wordt. Dus, of we dat nu graag hebben of niet, we moeten een end-of-life-oplossing vinden en het einde van de levenscyclus van plastic afval bereiken. En dat is precies waar wij aan werken.’

Plastic afval dumpen is inderdaad geen oplossing. Integendeel, plastic dumpen is net het probleem. Wang wil plastic afval in een gesloten circuiteconomie brengen in de plaats van aan het einde van de productieketen. De chemische substanties die ze met haar team genereert, worden gebruikt in de productie van auto’s, elektronische toestellen, textiel, solvents, parfums en schoonmaakmiddelen.

Geen plastic meer tussen het andere afval

Na een reeks van succesvolle tests (proof-of-concept) van haar chemische technologie hoopt Wang op partnerships met bedrijven en organisaties die materiaal recupereren. Novoloop (voordien BioCellection) werkt samen met gemeentelijke afvalmanagers, recyclebedrijven en bedrijven die gerecycled plastic in hun productieketen willen inschakelen. Het doel is om tussen te komen en plastic te verzamelen vooraleer het bij het andere afval belandt, en het gebundeld in balen van 1500 kilo aan stortterreinen af te leveren. Er loopt een proefproject in San Jose.

Het zijn initiële stappen, maar ze kunnen een revolutie ontketenen in hoe we de plasticpollutie bestrijden. De urgentie was nooit groter. Aan het huidige tempo zal er over drie decennia 12 miljard ton plastic opgestapeld liggen.

Meer perspectieven, meer hoop

De volgende stap van Miranda Wang is de ontwikkeling van een commercieel operationeel bedrijf. Zij en haar team koesteren de ambitie om tegen 2023, 45.000 ton plastic afval, dat men anders zou weggooien, te recyclen en zo de uitstoot van 320.000 ton CO₂-emissie te vermijden. ‘Dit is slechts de start van onze strategie’, betoogt ze. ‘Op de langere termijn van meerdere decennia willen we dit proces opschalen en diversifiëren in een portfolio van performante gerecyclede producten.’

Terugblikkend op het moment dat de aanblik van het stort van Vancouver haar dooreenschudde, vindt Miranda Wang dat ze nu meer perspectieven ziet. Haar teamwork geeft haar hoop. ‘We hebben het gevoel dat deze innovatie de ontbrekende schakel van de ketting is.’