02/02/2021
Door Ad Spijkers
Een nieuw type sensor maakt het recyclen van metallische grondstoffen vele malen efficiënter dan tot nu toe mogelijk was.
Onze welvaart hangt in grote mate af van de beschikbaarheid van metallische grondstoffen zoals chroom, nikkel, koper en kobalt. Door de toenemende wereldwijde vraag zijn dit echter steeds schaarser wordende metalen. Materiaalrecycling speelt daarom een belangrijke rol. Door het gebrek aan minerale hulpbronnen is recycling een belangrijke bron van metallische grondstoffen in Europa.
Gebruikt maar niet langer bruikbaar metaalschroot kan worden omgesmolten en hergebruikt met vrijwel geen kwaliteitsverlies. Recycling vergt beduidend minder energie en levert minder CO2-emissie dan het primaire proces. Recycling elimineert de dure, technisch complexe winning van delfstoffen onder soms milieu- en arbotechnische onvriendelijke omstandigheden en het transport daarvan naar bestemmingen over de hele wereld.
Lasers
Met dit in gedachten ontwikkelden het Fraunhofer-Institut für Lasertechnologie (ILT) in Aken en recyclingbedrijf Cronimet Ferroleg in Karlsruhe een nieuw, op lasers gebaseerd sorteerproces. De sensortechnologie maakt de detectie en sortering van legeringen in schroot sneller en nauwkeuriger. In 2020 werd het pilotsysteem bij Cronimet Ferroleg in gebruik genomen - en met succes. Het is onder meer ontworpen voor het verwerken van HSS (hoge snelheid staalsoorten). HSS bevat waardevolle elementen zoals kobalt en is in elke ijzerhandel te vinden, bijvoorbeeld in boren of freeskoppen.
De gebruikelijke recyclingprocedures zijn beperkt tot het omslachtige handmatige opmeten van enkele legeringen. Met laseremissiespectroscopie (LIBS) gebruikt Fraunhofer ILT een technologie die meer dan twintig speciale legeringen kan identificeren, zelfs in kleine stukjes schroot. Dit gebeurt automatisch, snel en contactloos. Het systeem kan meer schroot verwerken in een kortere tijd en een hogere zuiverheidsgraad bereiken. Het is daarmee een belangrijke brug tussen onderzoek en industrie.
Toekomstige technologie
Als onderdeel van het EU-project Retrofitting Equipment for Efficient Use of Variable Feedstock in Metal Making Processes (REVaMP), dat in 2020 werd gelanceerd, brengt Fraunhofer ILT nu haar expertise op het gebied van materiaalanalyse naar Europees niveau. Het project wordt gesteund door een internationaal consortium van bedrijven en onderzoeksinstellingen uit Spanje, Polen en Duitsland. Het doel is om de kennis die is verzameld in het project op een universele basis te gebruiken, ongeacht de respectievelijke legeringen. De onderzoekers willen een sensor bouwen die in bestaande industriële installaties kan worden ingebouwd om het recyclingproces fundamenteel efficiënter te maken.
Wat is de samenstelling en eigenschappen van de te recyclen legeringen? Hoeveel lood bevat het geleverde materiaal? Wanneer wordt een stof gesmolten en hoeveel energie moet er worden toegevoegd? Deze vragen staan centraal bij REVaMP en zullen in de toekomst nauwkeuriger worden beantwoord. Als dit lukt, zou dit een belangrijke bijdrage leveren om Europa minder afhankelijk te maken van de mondiale grondstoffenmarkten en de efficiëntie van bedrijven te verbeteren.
Foto: Cronimet Ferroleg