Hoe kan men de waardevolle grondstoffen, die in veel producten zitten, op een intelligente en goedkope manier terugwinnen en duurzaam weer gebruiken? Hoe kan men een product zodanig ontwerpen, dat recycling en hergebruik optimaal mogelijk is? Deze en andere actuele vragen rondom het thema waardevolle grondstoffen komen aan de orde bij de nieuwe Fraunhofer projectgroep van materiaal recycling en bronnenstrategie (IWKS). Op 5 september 2011 begonnen ze met hun activiteiten en betrokkenen een pand op de standplaats Alzenau.
Niet alleen de vraag naar grondstoffen als koper, nikkel, ijzer, olie, steenkool enzovoorts neemt continu toe, ook de prijzen stijgen nog steeds. In 2010 klom de prijsindex voor grondstoffen van het instituut voor wereldeconomie, in euro’s berekend, met meer dan 30%. Want ondanks de crisis zal door de groeidynamiek in opkomende ontwikkelingslanden de vraag naar grondstoffen op de lange termijn sterk toenemen.
De behoefte aan zeldzame metalen etc. stijgt bijzonder snel. Vaak zitten deze stoffen al in reeds bestaande producten, alleen zijn ze moeilijk weer terug te krijgen in de grondstof kringloop. “En daar precies begint de opdracht van de Fraunhofer-Projektgruppe für Wertstoffkreisläufe und Ressourcenstrategie (IWKS)“, verklaart prof. Gerhard Sextl, directeur van het Fraunhofer-Institut für Silicatforschung (ISC), die samen met partnerfirma’s van de Materials Valley e.V. de oprichting initieerde.
“Eerst moeten daar valide data met betrekking tot mondiale grondstof kringlopen worden samengebracht en geanalyseerd teneinde de strategie voor de bronnen te kunnen opstellen. Parallel daaraan worden nieuwe processen voor de recycling van zeldzame waardevolle stoffen op economische en ecologische grondslagen ontwikkeld”.
Grondstofstromen analyseren
Dit is een korte beschrijving van twee van de drie gebieden waarin het IWKS zal opereren. Onder de kop ‘materiaal recycling en resource strategieën’ gaat het om de analyse van de grondstofstromen. Welke grondstoffen zijn nodig in bepaalde industrietakken en voor bepaalde producten? Zijn de noodzakelijke hoeveelheden voorhanden en kunnen ze geleverd worden? Verder bouwend op deze vraagstellingen wil het team resource strategieën opstellen, zodat knelpunten voorspeld, vermeden of gecompenseerd kunnen worden. Ook kunnen hieruit mogelijkheden voor het bedrijfsleven en de politiek worden afgeleid.
Op het gebied ’recycling technologieën’ is het doel om zoveel mogelijk waardevolle stoffen onder strenge economische criteria terug te winnen. Het team van het IWKS wil bijvoorbeeld slakken en industrieel afval onderzoeken, om te bepalen welke metalen er inzitten, of deze nog bruikbaar zijn en dan de benodigde technologie voor de terugwinning ontwikkelen. Daarna staat productieafval en producten uit de kunststofverwerkende en de industrie voor speciaal glas in het onderzoeksprogramma.
Verspreiding maakt terugwinning lastig
Een ander voorbeeld is elektronisch afval: onze entertainment- en communicatieapparatuur bevat veel verschillende functionele materialen. Bijna het complete periodensysteem komt er aan te pas. In een mobieltje zitten wel dertig, in een computer tot wel vijftig verschillende materialen. Maar vaak zijn deze metalen, zonder die werkt er niets, maar in minimale hoeveelheden in een apparaat aanwezig. “Bekijkt men het mobieltje, dan wordt al snel duidelijk hoe het staat met de fijne verdeling van de metalen, men noemt dit ook wel de dissipatie”, verklaart prof. Armin Reller, hoofd van de projectgroep.
Oude mobieltjes kunnen wel tot dertig verschillende materialen bevatten (foto: RMB)
“De wereld jaarproductie van indium ligt in de buurt van de 600 ton. In mobieltjes, met een wereld jaarproductie van meer dan 1 miljard stuks, komt dit materiaal in één apparaat maar in een zeer geringe hoeveelheid voor. Hierdoor is het sterk verspreid en als geen geoptimaliseerde recycling plaatsvindt, verdwijnt het. Het probleem is dus dat door deze verspreiding in de producten van alledag ons menig grondstof door de vingers glijdt, omdat het niet lukt ze economisch terug te voeren in de kringloop”.
Rekening houden bij ontwerp
Daarom is het gunstig om direct bij het productontwerp te beginnen en de uitvoering en constructie zodanig uit te voeren dat de grondstoffen opnieuw of verder kunnen worden gebruikt. Prof. Dr. Armin Reller ziet ook een enorme potentie op het gebied van hernieuwbare energie: “bekijkt men de ontwikkelingen in de nieuwe energie technologieën, solar- en windenergie, dan moet men eigenlijk nu al nadenken over hergebruik, reproductie of recycling van de gebruikte materialen. Want voor veel grondstoffen is het lonend om ze terug te winnen en opnieuw te gebruiken”.
Alternatieve grondstoffen
In het derde themagebied van de projectgroep IWKS gaat om de vervanging van grondstoffen. De wetenschappers zullen materialen, processen en producten identificeren en ontwikkelen, die de efficiëntie van de grondstoffen verhogen en nieuwe om zeldzame grondstoffen te kunnen vervangen. Zeldzaam betekent in dit verband stoffen die schaars zijn of kunnen worden, omdat de bron uitgeput kan raken of de winning moet geschieden in crisisgebied. De projectgroep moet economisch en ecologisch zinvolle alternatieven ontwikkelen die een langdurige garantie bieden voor de grondstofvoorziening van de verwerkende industrie.
De deelstaat Beieren heeft voor de opbouw van de projectgroep startkapitaal van vijf miljoen voor de eerste drie jaar toegezegd. Naar aanleiding van de opening gaf de Beierse minister van economische zaken Martin Zeil de beschikking aan prof. Gerhard Sextl. En onlangs heeft ook het Hessische ministerie van wetenschap en kunst groen licht gegeven en een subsidie voor de projectgroep in Hanau aangekondigd, die oplossingen voor de vervanging van kritische grondstoffen zal ontwikkelen.
