Nieuwe laser sensor verbetert recyclen van metalen
Een nieuwe sensor, gebaseerd op lasertechniek, voor het sorteren van schroot maakt het recyclen van metalen grondstoffen vele malen efficiënter dan tot nu toe. De sensor is al in de praktijk getest bij een metaalrecyclingbedrijf in het Duitse Karlsruhe.
De laser sensor is in de praktijk getest bij het sorteren van zogeheten snelstaal of sneldraaistaal. Dit zit bijvoorbeeld in boren en freeskoppen en bevat waardevolle legeringselementen zoals kobalt.
Voor maakbedrijven is de beschikbaarheid van grondstoffen zoals chroom, nikkel, koper en kobalt essentieel. Maar omdat de vraag hiernaar wereldwijd groeit, worden deze metalen steeds schaarser. Er is een tekort aan minerale bronnen, waardoor het recyclen van materialen steeds belangrijker wordt om Europa te blijven voorzien van metalen grondstoffen.
Voordelen recycling evident
De voordelen van recycling zijn evident: gebruikt schroot dat niet langer bruikbaar is, zoals pijpen, plaatmateriaal, gereedschappen, oude kabels, elektrisch en elektronisch afval of oude onderdelen uit huishoudens of afkomstig van sloop, kunnen worden gesmolten, gesorteerd op metaal of legering en hergebruikt worden vrijwel zonder verlies aan kwaliteit. Dankzij de hoge waarde van deze materialen, betaalt het proces zich normaal gesproken zelf terug. En bovendien produceert het duidelijk minder CO2-uitstoot dan het primaire proces. De dure, technisch ingewikkelde winning van mineralen onder soms kritische omstandigheden en hun transport naar bestemmingen over de hele wereld is niet langer nodig.
De crux is dat zowel de prijs als de beschikbaarheid van metaalschroot en zijn recyclingpercentage afhangen verschillende factoren, die elkaar beïnvloeden. Zoals de fluctuerende prijzen op de primaire markt, de levenscyclus van producten en hun inzamelingsgraad, de verliezen in het proces, de technische recyclebaarheid en de waarde van de legering in kwestie. De mondiale markten zijn overeenkomstig volatiel. Als de prijs van primaire materialen stijgt, daalt de beschikbaarheid van schroot en andersom. Dit betekent hoge risico’s voor bedrijven.
Nieuw sorteerproces
Tegen deze achtergrond hebben het Fraunhofer Instituut voor Laser Technologie (ILT) en het recyclingbedrijf Cronimet Ferroleg in het kader van het zogeheten PLUS-project een nieuw sorteerproces ontwikkeld. Hiervoor hebben ze een lasersensor ontwikkeld, die het detecteren en sorteren van legeringen in schroot veel sneller en betrouwbaarder maakt. Vorig jaar is een pilot installatie in gebruik genomen bij Cronimet Ferroleg in Karslruhe, en die presteerde opmerkelijk goed. De test-installatie is onder andere ontworpen voor het sorteren van zogeheten snelstaal of sneldraaistaal. “Snelstalen bevatten waardevolle legeringselementen zoals kobalt. Ze kunnen worden gevonden in elke bouwmarkt, bijvoorbeeld in boren en freeskoppen”, zegt Cord Fricke-Begemann, leider van het PLUS-project en bij Fraunhofer ILT verantwoordelijk voor materiaalanalyse.
Legeringen identificeren
De gangbare sorteerprocessen gaan niet veel verder dan het moeizaam, handmatig meten van hooguit een paar legeringen. De laser-induced breakdown spectroscopy (LIBS) die Fraunhofer ILT heeft ontwikkeld en gebruikt in het PLUS-project, kan daarentegen meer dan twintig legeringen identificeren. Automatisch, snel en contactloos, zelfs in kleine schrootdeeltjes. “In heel korte tijd kunnen we meer schroot verwerken en een hogere reinheidsgraad bereiken”, zegt Fricke-Begemann.
Europees vervolg
Bij deze ontwikkeling en eerste test zal het niet blijven. Fraunhofer ILT heeft haar bevindingen ingebracht in het EU project ‘Retrofitting Equipment for Efficient Use of Variable Feedstock in Metal Making Processes (REVaMP), dat vorig jaar is gelanceerd. Dit project, dat 3,5 jaar gaat duren, wordt ondersteund door een internationale alliantie van bedrijven en onderzoeksinstituten uit Spanje, Polen en Duitsland. “Het doel is om de kennis die is verzameld in het PLUS-project op een universele basis te brengen, ongeacht om welke legeringen het gaat”, aldus Fricke-Begemann. “We willen een sensor bouwen die kan worden geïnstalleerd op bestaande industriële installaties om het recyclingproces fundamenteel efficiënter te maken.”
Nog veel vragen
Er zijn nog tal van vragen. Wat zijn de samenstellingen en de eigenschappen van de legeringen die worden gerecycled? Hoeveel lood bevat het geleverde materiaal? Wanneer smelt een materiaal en hoeveel energie moet er worden toegevoegd? Ze vragen allemaal om nauwkeurige antwoorden en daarop richt REVaMP zich. Als dit lukt, zou het een significante bijdrage zijn om Europa minder afhankelijk te maken van de mondiale grondstoffenmarkten en flink bijdragen aan een efficiënter gebruik van grondstoffen door de maakbedrijven.
