Mijnwerkers kunnen binnenkort hopen industrieel afval afspeuren om zeldzame metalen te winnen die nodig zijn voor producten zoals elektronica, gangmakers, vliegtuigonderdelen en fietsversnellingen.

Onderzoekers proberen erachter te komen hoe metalen die in Europa schaars zijn, kunnen worden teruggewonnen uit materiaal dat vaak wordt gedumpt of wordt gebruikt in laagwaardige toepassingen. Ze hopen dat deze metaalterugwinning ook zal helpen om de impact van de industrie op het milieu te verminderen

Momenteel , de meeste metalen die in de Europese industrieën worden gebruikt, worden geïmporteerd, wat betekent dat de voorraden kunnen worden beïnvloed door instabiliteit in de landen waar ze worden gewonnen. Ze kunnen ook worden onderworpen aan politieke beslissingen om de export te beperken of om tarieven in te voeren, zoals die door de VS worden opgelegd op staal en aluminium.

Het CHROMIC-project wil deze afhankelijkheid veranderen door metalen terug te winnen uit afval en bijproducten die zich al in de EU bevinden.

'We willen technologieën ontwikkelen die Europa kunnen helpen om in de toekomst zelfvoorzienend te zijn voor belangrijke metaalbronnen, ' zei dr. Liesbeth Horckmans, van de Vlaamse Instelling voor Technologisch Onderzoek (VITO) in Mol, België, wie is de projectcoördinator.

CHROMIC richt zich op een groep metalen die veel wordt gebruikt in het dagelijks leven:chroom, vanadium, molybdeen en niobium. Alle vier de metalen worden aan staal toegevoegd om het duurzamer te maken of de sterkte te vergroten, maar chroom is ook een waardevolle chemische stof en pigment. Vanadiumlegeringen zijn ook ideaal voor het maken van fietsframes en versnellingen, terwijl niobium wordt gebruikt in protheses en pacemakers vanwege zijn hypoallergene eigenschappen. Molybdeen wordt gevonden in militaire bepantsering, vliegtuigonderdelen en meststoffen.

Ongeveer 45% chroom, echter, vanuit het buitenland naar Europa wordt gebracht, terwijl 100% van de andere drie metalen worden geïmporteerd uit Zuid-Afrika, Brazilië, de VS, China, Rusland, Kazachstan en Turkije. Maar elk van deze metalen wordt in aanzienlijke hoeveelheden aangetroffen in industriële bijproducten die in de EU vaak worden weggegooid.

'We richten ons op staalslakken (steenachtig afval), roestvrij staalslakken en ferrochroomslakken, ' zei dr. Horckmans. Momenteel, het team kijkt naar de productie van nieuwe slakken, hoewel ze hebben overwogen om ook oude industriële stortplaatsen open te stellen.

Extractie

Het extraheren van metalen uit industrieel residu is echter niet eenvoudig. De metalen zijn aanwezig als fijne deeltjes die moeten worden gescheiden van de rest van het afval. Dr. Horckmans en haar team ontwikkelen een aantal methoden om ze te verwijderen, inclusief het gebruik van magnetische velden om metaaldeeltjes naar buiten te trekken en water om het metaal op te lossen, zodat het vervolgens uit de oplossing kan worden teruggewonnen.

'We ontwikkelen een nieuw proces op basis van een combinatie van nieuwe en bestaande technologieën waarmee we metaaldeeltjes (uit sommige van de slakken) kunnen terugwinnen die direct opnieuw in het staalproces kunnen worden geïntroduceerd, ' zei dr. Horckmans.

Uit de bronnen die ze onderzoeken, het team denkt dat hun technologieën ongeveer 91 kunnen herstellen, 000 ton van deze metalen per jaar, gelijk aan 5-10% van het jaarlijkse gebruik in de EU. Maar de technieken kunnen ook worden toegepast op andere soorten industrieel slakkenafval, zoals verbrandingsassen, om hun hoeveelheden op te krikken.

In aanvulling, Dr. Horckmans en haar collega's bekijken hoe ze het materiaal dat achterblijft nadat ze het metaal hebben verwijderd, kunnen hergebruiken. Metalen vormen doorgaans minder dan 5% van het afval, dus het hele proces zou niet duurzaam zijn als de rest niet ook wordt hergebruikt, zei dr. Horckmans.

Metaalhoudende slakken worden in de bouw al toegepast als toeslagmateriaal in beton of asfalt, bijvoorbeeld, zodat het resterende afval voor soortgelijke doeleinden kan worden gebruikt. Maar het materiaal dat achterblijft nadat het metaal is verwijderd, bestaat uit fijnere korrels, terwijl de originele slakken klonterig zijn.

Het team heeft een manier ontwikkeld om stenen van dit materiaal te maken door ze in rechthoekige blokken te vormen en koolstofdioxide te gebruiken om een ​​reactie te creëren die de deeltjes aan elkaar bindt. 'Het is een van de toepassingen die we willen testen, ' zei dr. Horckmans.

Het project typeert een beweging die bekend staat als de circulaire economie, die tot doel heeft afgedankte en afvalmaterialen te hergebruiken voor nieuwe doeleinden.

Tweede leven

Een ander project met een soortgelijk doel is gericht op verschillende metalen. Het METGROW+-project is gericht op het terugwinnen van nikkel, zink en koper uit slib en restanten van de productie van metalen zoals roestvrij staal en zink.

Ze zijn ook geïnteresseerd in minder gangbare metalen zoals indium, gallium, germanium, kobalt en chroom, waarvan sommige worden gebruikt om computers te maken, elektronica en batterijen.

'Wat we proberen te ontwikkelen is niet specifiek voor één materiaalstroom, ' zei projectcoördinator Dr. Päivi Kinnunen van het VTT Technical Research Centre of Finland in Espoo. In plaats daarvan, ze hebben afvalstromen geselecteerd die in heel Europa voorkomen, zodat hun resultaten op grote schaal kunnen worden gebruikt.

Het team ontwikkelt nieuwe technologieën die gecombineerd kunnen worden met bestaande processen om op een economisch haalbare manier metalen te winnen. Het metaalgehalte van de afvalbronnen is erg laag en er zijn vaak verschillende behandelingen nodig om het terug te winnen. Ze voeren nu verschillende pilots uit in Finland, Polen, België en Spanje om de verschillende technieken te testen op verschillende laagwaardige slibsoorten.

'We proberen de beste combinatie van verschillende technologieën te krijgen, ' zei dr. Kinnunen.

Als het team succesvol is, de resultaten kunnen spelveranderend zijn. Europa importeert momenteel bijna 100% van zijn indiumvoorraad, bijvoorbeeld, en de onderzoekers denken dat ze 80% ervan kunnen produceren uit de bronnen waarop ze zich richten. voor gallium, ze moeten 30% van de benodigde voorraad kunnen extraheren.

'Ik denk dat er een enorm potentieel is, ' zei dr. Kinnunen.

Het overgebleven materiaal, die normaal gesproken op de vuilstort terecht zouden komen, krijgt ook een tweede leven. Tot dusver, ze onderzoeken of het kan worden gebruikt om bouwmaterialen te maken door er een stof van te maken die lijkt op cement.