Tata Steel zet hightech laser en AI in voor meer staalrecycling
Tata Steel Nederland wil haar recyclingproces voor ijzer en staal verder optimaliseren. Samen met het Duitse staalbedrijf Saarstahl en de Oostenrijkse voestalpine Group is onderzoek gestart hoe ‘digital tech’ kan worden ingezet om dit te bereiken.
Opslagbunkers voor staalafval.
Onder de naam ‘Digital Twins for Green Steel’ (DiGreeS) zoeken de drie instanties naar mogelijkheden voor de introductie van nieuwe staalproductieroutes en verlaging van de ecologische footprint.
Oud staal is vaak te groot
Om in de nabije toekomst veel meer schroot in te kunnen zetten bij het maken van staal, wil Tata Steel het recylingsproces verder optimaliseren. Een probleem daarbij is dat veel oud staal, uit bijvoorbeeld oude schepen of treinrails, te groot is voor de reguliere transportbanden en lastig te analyseren is. Daarom onderzoekt Tata de inzet van digitale lasertechnieken waarbij de samenstelling van schroot al vanuit de vrachtwagen geanalyseerd kan worden.
Industriële laser en analyse apparatuur
Dat werkt als volgt: de vrachtwagen met schroot rijdt een speciaal te bouwen poort in met industriële laser en analyse apparatuur. Die laser verdampt lokaal hele kleine stukjes van het staal, dat zorgt voor een ‘plasma’, een lokaal klein gasbelletje met alle componenten van het schroot erin. Dat kan vervolgens met speciale camera’s worden gefilmd en geanalyseerd. Vervolgens wordt het schroot, afhankelijk van de specifieke samenstelling en criteria optimaal in het recycling proces ingebracht of afgekeurd.
AI en ‘digital twins’
Tata Steel onderzoeker Bernard Ennis: “In dit meet-analytisch proces wordt AI ingezet waarmee specifieke typen staal op grond van visuele kenmerken sneller worden geanalyseerd, dit heet ‘scrap image recognition’. Hierbij wordt het maakproces met ‘digital twins’ digitaal gemodelleerd, oftewel nagebootst, en getest in een rekenmodel. Met deze innovatieve mix van laser, AI en digitaal modeleren kan steeds efficiënter worden bemonsterd, verloopt het logistieke proces van schrootinzet sneller en verbetert de productkwaliteit. Bovendien leidt dit tot minder procesfouten bij de schrootinzet en dus minder verspilling en CO2- reductie.”
Prototype vrachtwagen portaal
Op dit moment wordt de techniek in het ‘DiGreeS programma’ onderzocht en ontwikkeld. In het eerste kwartaal van 2025 vinden de eerste labmetingen met ‘Laser- Induced Breakdown Spectroscopy’ plaats en worden de eerste resultaten bekend gemaakt. Naar verwachting is het eerste prototype van de vrachtwagen portaal in 2026 gereed. Daarna zal de implementatie, met uiteindelijk ook gebruik van de het digital twins gemodelleerde proces plaats vinden.
DiGreeS wordt gecoördineerd door het Fraunhofer Institute for Nondestructive Testing IZFP. DiGreeS heeft als doel de ecologische footprint van de gehele staal-waarde keten te minimaliseren met geïntegreerde digitalisatie. Saarstahl-Ascoval richt zich op CO-2 reductie van Electric Arc Furnace (EAF) technieken met de inzet van AI-gebaseerde digitale modellen. De voestalpine Group onderzoekt de energiebesparing van staalplaat-bewerking. Deze nieuwe kennis zal Tata Steel inzetten bij de vervanging van de Hoogovens en Kooks- en Gasfabrieken door DRI en EAF in de nabije toekomst, als het aloude staalproductieproces op de schop gaat en kolen worden vervangen door duurzame energie.
