Recycleren een kinderspel? Met een lijm die werkt als een aan/uit schakelaar toch bijna!
Heb jij hem thuis nog liggen? Die allereerste gsm. Dat toestel waarmee je veel te dure sms’jes stuurde en je vingers pijn deden van drie keer op dezelfde toets te drukken om eindelijk die C, F, of I op je scherm te krijgen. En vooral, het toestel waar je de batterij moeiteloos uit kon halen als hij weer voor de zoveelste keer, zonder reden, uitviel.
Vandaag is dat niet meer vanzelfsprekend. De onderdelen van onze huidige smartphones zijn bijna volledig verlijmd. Begrijp me niet verkeerd: de overgang van schroeven en kliksystemen naar lijmen brengt veel voordelen. Dankzij lijm zijn onze gsm’s getransformeerd van de welgekende “baksteen” tot dunne, lichte en elegante exemplaren. Maar wat als dat elegante toestel door ouderdom zijn laatste adem heeft uitgeblazen? Dan maakt die verlijming het bijna onmogelijk om deze toestellen correct te recycleren.
Bij gsm’s loopt het recycleren gelukkig nog niet zo stroef, omdat de lijmen voor telefoontoestellen zwak zijn. Door de toestellen lichtjes op te warmen, laten de onderdelen los en kunnen ze afzonderlijk gerecycleerd worden. Maar dat geldt lang niet voor alles, en vooral niet voor grotere machines als auto’s, vliegtuigen of zelfs windturbines. De lijmen hiervoor zijn zo sterk dat ze zowel een sneeuwstorm als een hittegolf kunnen doorstaan.
Spijtig genoeg wringt net daar het schoentje: sterke lijmen zijn ontworpen om voor altijd te blijven plakken, niet om los te laten. “Ontlijmen”? Daar hadden de makers niet aan gedacht. Het gevolg? Massa’s waardevolle materialen belanden op de almaar groeiende afvalstapel, vastgekleefd voor de eeuwigheid.
Omkeerbare lijmen: geen magie, maar slimme chemie
Gelukkig staat de technologie niet stil. In mijn onderzoek ontwikkelde ik omkeerbare sterke lijmen. Die bieden een sterke hechting wanneer dat nodig is, maar laten ook weer netjes los zodra ze het juiste signaal krijgen. Denk hierbij aan warmte, een elektrische stroom of zelfs licht. Je zou ze kunnen vergelijken met een aan-uitknop voor lijm: vast wanneer nodig, los wanneer het moet. Klinkt eenvoudig, maar achter die slimme werking schuilt een complexe chemische puzzel.
De kracht van omkeerbare lijmen zit in de manier waarop de chemische moleculen met elkaar samenwerken. Traditionele secondelijmen vormen een permanente chemische verbinding, terwijl deze nieuwe lijmen omkeerbare verbinding maken die – afhankelijk van de omstandigheden – weer loslaten.
Een mooi voorbeeld van zo’n omkeerbare chemische binding is de Diels-Alder-verbinding. Hierbij klikken twee moleculen in elkaar om een stabiele link te vormen. Als de temperatuur stijgt, laten ze elkaar los. Zodra de temperatuur daalt, grijpen ze elkaar opnieuw vast. Dat proces kan zich in theorie eindeloos herhalen: afkoelen betekent hechten, verwarmen betekent loslaten. In de praktijk werkt het verrassend eenvoudig: lijm verwarmen → aanbrengen tussen materialen → laten afkoelen → materialen zitten vast → opnieuw verwarmen → materialen laten weer los - en dat meerdere keren achter elkaar. Benieuwd hoe dat eruitziet? Je kan het zien in twee filmpjes: klik hier voor de eerste video en hier voor video twee.
Een aan-uitknop voor lijm: vast wanneer nodig, los wanneer het moet
Een lijm die loslaat wanneer jij dat wil klinkt als de ideale oplossing, maar hij mag natuurlijk niet zomaar op elk moment loslaten. Je wil geen auto waarbij het dashboard uit elkaar valt op een warme zomerdag of wieken van een windturbine die je letterlijk rond de oren vliegen. Dus een grote uitdaging van omkeerbare lijmen is het vinden van de juiste balans: sterk genoeg om in het dagelijks gebruik goed te hechten, maar ook gevoelig genoeg om op een gewenst moment los te laten.
Dit onderzoek staat nog aan het begin van ontwikkeling, maar het veld groeit snel. Nieuwe materialen, nieuwe triggers en nieuwe toepassingen volgen elkaar in hoog tempo op. De uitdaging voor de komende jaren? Nog betere controle, lagere kosten en productie op grote schaal. De fundering is in elk geval gelegd: we weten nu hoe we chemische systemen kunnen ontwerpen die denken als een lijm en zich gedragen als een schakelaar. Dus ja, over een paar jaar is recycleren kinderspel - dankzij een lijm die weet wanneer het tijd is om los te laten.
Marlies Thys dingt mee naar de Vlaamse PhD Cup 2025. Ontdek meer over dit onderzoek op www.phdcup.be.
