Je leest:

De koolzuurwasmachine

De koolzuurwasmachine

Auteur: | 15 april 2004

Na jaren van onderzoek kunnen stomerijen onze kleren nu in kooldioxide reinigen. Beter voor het milieu en voor de arbeidsomstandigheden in de wasserij.

De kleren draaien onzichtbaar rond in de wastrommel. Het raampje ontbreekt in deze reinigingsmachine. Dat moet wel, want de kleren worden gereinigd bij een druk van zo’n 50 bar. Anders is kooldioxide bij kamertemperatuur niet vloeibaar. De deur van de reinigingsmachine lijkt nog het meest op de ingang van een duikboot.

Hoge druk vergt stevige wasmachines. Beeld: Bram Vermeer

Het idee om kleren te reinigen met kooldioxide is al oud. CO2 wordt al heel lang gebruikt als oplosmiddel, bijvoorbeeld bij verven van textiel en cafeïnevrije maken van koffiebonen. Kooldioxide heeft een lage viscositeit en hoge diffusieconstante. Vloeibaar kooldioxide dringt daarom makkelijk door in de poriën van vezels. Het is hydrofoob, en daarom erg geschikt om vetvlekken op te lossen.

‘Het zit gewoon in de lucht. Je ademt het elke dag in. Heel anders dan perchloorethyleen’, vertelt Chris Vreugdenhil, bij Electrolux in Nederland belast met de nieuwe kooldioxide-reinigingsmethode. ‘Begin jaren negentig verkocht ik mijn stomerij, omdat ik dat per te gevaarlijk vond. Het wordt al 80 jaar als oplosmiddel in de stomerij gebruikt, maar het is kankerverwekkend. Waarschijnlijk wordt het in 2008 in Europa verboden’. Zijn eerste daad bij Electrolux was het introduceren van alternatieve reinigingstechieken. De waterreiniging, waarmee hij toen begon is nu gemeengoed bij grote stomerijen. Maar met de CO2-reiniging ging dat minder snel.

Jet-stroming

‘Het probleem is de beweging van de wastrommel’, vertelt Stan Almström, bij Electrolux in Stockholm verantwoordelijk voor de ontwikkeling van de machine. ‘Je hebt mechanische beweging nodig om de vlekken goed op te lossen. Maar het is bij die hoge druk lastig om een een as door de trommel te voeren’.

Het team van Almström bedacht daarom een slim systeem om stromingen op te wekken met de inspuiting van de CO2. Zo krijg je beweging in het wasgoed. De CO2- ‘jets’ zorgen ervoor dat de was door elkaar geschud wordt. Het eerste prototype werd in 1997 gebouwd. ‘De stroming is erg plaatselijk. De jets bleken zo krachtig, dat ze gaten spoten in tere weefsels’, herinnert Almström zich. Maar de testlapjes kwamen er wel schoon uit.

Almström ging dus op zoek naar een andere manier om het wasgoed in beweging te brengen. ‘We besloten de motor helemaal in de trommel te plaatsen’, vertelt hij. ‘Dan heb je geen doorvoer nodig’. En waarom ook niet. Het enige probleem is dat de motor niet in het kooldioxide-sop mag hangen. Je wilt niet dat het kledingvuil dwars door de motorlagers stroomt. Dan kun je de motor na elke wasbeurt reviseren.

Het ontwerpteam besloot daarom een schot te plaatsen achterin het hogedrukvat. Daarachter zou de motor komen. Aan beide kanten van het schot heerst dezelfde hoge druk. Het schot houdt het vloeibaar CO2 effectief tegen. Een klein beetje lekken mag, want de motor zit direct op de as, hoog genoeg om geen last te hebben van doorgelekt CO2.

Was en motor van de kooldioxide-wasmachine zitten samen in het drukvat. Beeld: Bram Vermeer

Een ander probleem was het energiegebruik van de machine. ‘De meeste CO2 wordt binnen de machine gerecycled’, legt Almström uit. ‘Wij wilden het CO2 destilleren, want daarmee raak je alle vuil kwijt, ook de oplosbare stoffen. Maar dat kost veel energie. Daarom bedachten we een warmtewisselaar, die een deel van de warmte weer hergebruikt’.

Het eerste prototype had verschillende pompen om de CO2 binnen de machine te laten circuleren. Ook dat bleek veel efficiënter te kunnen. Het team van Almström bedacht een slim systeem met drukverschillen en hoogteverschillen, zodat het vloeibaar CO2 uit zichzelf door de machine stroomt. De compressor bij de destillatie is nu nog de enige pomp. De machine werd daardoor wat hoger, maar een stuk compacter.

Kostbaar onderdeel van het proces is het aanvullen van het verdampingsverlies van CO2, vertelt Paul Stoffels van Linde-Gas. Hij is in Europa verantwoordelijk voor de levering van CO2 voor textielreiniging. ‘We leveren vloeibaar kooldioxide aan fast food restaurants en discotheken’, legt hij uit. Kleine tankwagens vullen de voorraadvaten bij door een vulopening in de buitenmuur. Dat kooldioxide is koud, zodat het een relatief lage druk heeft. Het wordt in geïsoleerde vaten vervoerd en bewaard.

‘Wij hebben nu een unit ontworpen, zodat dit kooldioxide ook gebruikt kan worden bij CO2-reiniging. Je moet dan de verschillen in druk en temperatuur overbruggen’. De reinigingsmachines gebruiken dus kooldioxide dat ook in de cola zit. Misschien overdreven zuiver, maar de logistieke voordelen van de combinatie zijn groot. En er is maar weinig nodig. Alleen de verdampingsverliezen bij het openen van de machine moeten worden aangevuld.

Detergents

Dit tweede ontwerp van de machine kwam in Gorredijk te staan, bij het reinigingsbedrijf Krom. ‘We zijn een Europees onderzoeksproject begonnen’, legt J. van Kuijk uit. Hij is voorzitter van de technologiecommissie van de branchevereniging Netex. Daardoor heeft hij goed zicht op nieuwe reinigingstechnieken. ‘Omdat we tamelijk groot zijn, hebben we de mogelijkheid om dat hier uit te proberen. We hebben ook machines voor reiniging met koolwaterstoffen, zeg maar wasbenzine, en andere nieuwe technieken’.

Dit Europees project loopt tot september 2004. Een belangrijke partner is Linde-Gas, de leverancier van kooldioxide. ‘Kooldioxide op zich reinigt niet goed’, legt Paul Stoffels van Linde-Gas uit. ‘Net als bij water of per moet je er detergents bij doen. Wij hebben die samen met chemiebedrijf ICI ontwikkeld. We gaan dat nu in één pakket leveren’.

De detergents (Engels voor wasmiddelen) zorgen ervoor dat de verschillende soorten vuil worden opgelost. Het vinden van de juiste middelen is de heilige graal van de CO2-reiniging. ICI gebruikt esters, die vooral goed binden aan vet. ‘Je moet helemaal opnieuw gaan zoeken naar geschikte detergents. Stoffen die het goed doen in water of per, blijken in CO2 niet te werken’, aldus Stoffels.

Voordat de kooldioxidewasmachine goed werkte moest er veel proefgewassen worden. De ontwikkeling van geschikte wasmiddelen bleek een heikel karwei. Beeld: Bram Vermeer

Dat ervoer ook Maaike van Roosmalen, onderzoeker op de TU Delft. ‘Soms kwamen de testlappen er vuiler uit dan ze erin gingen’, vertelt ze. ‘We onderzochten in het begin allerlei bekende detergents, waarvan we wisten dat ze oplosbaar zijn in CO2. Maar sommige bleken toch liever op de kleding te blijven zitten’. Uit nieuwsgierigheid probeerde ze ook een middel dat niet oplost in CO2. ‘Je weet het nooit. Eén proefje kost weinig tijd’.

De amide, die ze probeerde, loste tot haar verbazing een aantal vlekken goed op. ‘Vooral vlekken met vaste deeltjes, zoals modder en het vet in kragen’. Althans in het kleine proefketeltje van haar laboratorium. ‘Ik heb het ook in Gorredijk geprobeerd, maar daar gaat het minder goed. Op die schaal moet je het proces toch weer opnieuw optimaliseren. Dat moet nog gebeuren’.

Verschillende reinigingsprocessen

Hoe goed reinigen al deze deze middelen ten opzichte van per? ‘Goed genoeg’, vindt Paul Stoffels van Linde-Gas. De precieze cijfers vindt hij niet relevant. ‘Iedereen weet dat acrylverf minder lekker schildert dan verf met oplosmiddelen. Toch vinden we acrylverf beter, omdat je als schilder daarmee je pensioen kunt halen’.

Volgens gegevens van de TU Delft presteert CO2-reiniging beter dan per bij ei- of botervlekken. Bij wateroplosbare vlekken, zoals van bier en urine, gaat het echter minder goed. ‘De toekomst is dat je verschillende reinigingsprocessen naast elkaar krijgt’, denkt Stoffels. ‘Namelijk waterreiniging en CO2. Je sorteert de kleding naar vlekken en vezels. De tijd van één universeel reinigingsproces is voorbij’.

Die gedachte moet het zoeken naar formuleringen van detergents bepalen, vindt Stoffels. ‘Wij doen nu nog mee met het gezamenlijke onderzoek. Maar dat is teveel gericht op vergelijking met per. Wij denken dat je er niet komt met één universele formulering. Je moet CO2 selectief inzetten’.

In 2004 zal Electrolux zo’n tien CO2-reinigingsmachines produceren, vertelt Almström. ‘Ze zullen grotendeels gelijk zijn aan het prototype in Gorredijk. We zullen sommige delen re-engineeren, om ze meer geschikt te maken voor serieproductie’. Ook gaat hij nog verder werken aan de CO2-destillatie, want die vergt nog redelijk veel tijd. Eén wasbeurt duurt nu 30 minuten. ‘Ik denk dat daar nog wel 5 minuten afkan’, aldus Almström.

Dit artikel verscheen eerder in PolyTechnisch Tijdschrift Industrieel Management 2004-2

Bezoek de website van Bram Vermeer

Dit artikel is een publicatie van NEMO Kennislink.
© NEMO Kennislink, sommige rechten voorbehouden
Dit artikel publiceerde NEMO Kennislink op 15 april 2004

Discussieer mee

0

Vragen, opmerkingen of bijdragen over dit artikel of het onderwerp? Neem deel aan de discussie.

NEMO Kennislink nieuwsbrief
Ontvang elke week onze nieuwsbrief met het laatste nieuws uit de wetenschap.