Nederlandse studenten werken aan reactor voor het duurzaam recyclen van e-waste

Team Core van de Eindhoven University of Technology innovation space wil elektronisch afval duurzaam recyclen. Hiervoor gebruiken de studenten een reactor die de materialen verhit totdat ze tot hun basismaterialen zijn gereduceerd.

Team Core is onder andere opgericht door Dirk van Meer, die tegenwoordig ceo van het project is. Volgens hem zijn wetenschappers tot de conclusie gekomen dat de toegankelijke voorraden van enkele metalen, waaronder zink, kobalt en lithium, in de komende 35 jaar opraken. Het gaat hierbij vooral om metalen in de accessible layer. De aarde bevat aanzienlijk meer van deze materialen, maar deze kunnen niet gemakkelijk worden gedolven.

Kleine hoeveelheden van die zeldzame edelmetalen zijn te vinden in vrijwel elk modern elektronisch apparaat, van smartphones en laptops tot videokaarten en processors. Volgens Van Meer wordt slechts achttien procent van alle elektronica gerecycled, waardoor een hoop van deze edelmetalen verloren gaat. Daarbij komen veel van deze zeldzame materialen uit China, waardoor westerse landen het risico lopen om afhankelijk te worden. Dit maakt het wenselijk om dergelijke materialen te recyclen.

Team Core

Een deel van Team Core. Foto via Core Chemistry

De reactor van Core gebruikt elektriciteit om de afvalstromen op te warmen tot zo'n 900 graden Celsius; de ontstekingstemperatuur van veel elektronica. Door de chemische reactie die hierdoor plaatsvindt, kan de temperatuur vervolgens tot ruim 1600 graden Celsius worden opgehoogd, zonder dat hiervoor extra energie nodig is. Het elektronische afval wordt op deze temperatuur gereduceerd tot zijn basiselementen in een soort lavastroom. Deze elementen kunnen vervolgens worden omgezet in metalen en mineralen. Door de zuurstoftoevoer te manipuleren kan worden bepaald welk materiaal tijdens dit proces wordt geproduceerd. In de natuur doet zich een soortgelijk proces voor, maar dit duurt miljoenen jaren. Team Core wil dit verkorten tot drie weken. Daarnaast worden de gassen die vrijkomen tijdens het proces gezuiverd. De hieruit resulterende materie is bruikbaar in de landbouw.

Dit proces heet elementary retraction en is niet nieuw. Het bedrijf erachter, Edelchemie, is echter failliet, waardoor de techniek nooit is uitgebracht. Team Core moest elementary retraction als het ware opnieuw uitvinden, maar is dus niet de eerste die de techniek gaat toepassen. Het team hoopt wel de eerste partij te zijn die de techniek als eerste langdurig succesvol zal toepassen, vertelt Van Meer aan Tweakers.

Van Meer vervolgt dat het team over een half jaar verwacht een werkende proof of concept te hebben en rond eind 2020 te beginnen met de bouw van een fabriek in Delfzijl. Hiervoor heeft het team zestien miljoen euro binnengehaald. Volgens hem zijn dit reële plannen, aangezien partijen die de plannen hebben ingezien, in het project participeren. Het gaat hierbij onder andere om de Rabobank en waterschappen. Tata Steel en mijnbouw- en metaalbedrijf Nyrstar werken ook mee aan het project. Voorlopig is het doel van Team Core om elektronisch afval in Nederland te recyclen, maar in de toekomst hoopt het over de hele wereld een bijdrage te leveren aan de circulaire economie, vertelt Van Meer.

Door Daan van Monsjou

Nieuwsredacteur

14-11-2019 • 11:21

22

Reacties (22)

22
21
20
4
0
1
Wijzig sortering
Er lijkt sprake te zijn van terugwinnen van de pure edel metalen. Wat ik eerst niet begreep is waar de mineralen en landbouw om de hoek kwamen kijken. De gassen die vrijkomen bij dit proces worden omgezet naar mineralen, die bruikbaar zijn in de landbouw.

Ik ben benieuwd naar de kosten/baten kant van deze reactor. Als de huidige e-waste heffing al dekkend is lijkt mij dat dit project een goede kans van slagen heeft.

[Reactie gewijzigd door Maulwurfje op 24 juli 2024 20:20]

waaronder zink, kobalt en lithium,
+koper +goud .
Lithium zelf is het minste waard van het goedje en voor zink betaal je ook heel weinig.

Goud is ook de reden dat verschillende partijen in het buitenland het graag willen hebben want ze halen de chips en moederborden zoveel
mogelijk uit, koper scheiden ze zoveel mogelijk en dat steken ze in de fik met wat extra zuurstof mbv enkele ventilatoren om zoveel mogelijk rommel te scheiden. De resten worden dan weer vaak wat meer professioneler opgewerkt.
De resten worden dan weer vaak wat meer professioneler opgewerkt.
Wat bedoel je met professioneler?
" De fik erin" is niet de meest professionele manier van recyclen, maar dat is dus wel een eerste stap in de praktijk van recycling. In die fase heb je nog printplaten met een heleboel verschillende materialen. De concentraties van goud e.d. zijn nogal laag. Door dit letterlijk op een open vuur te verbranden kun je een ruwe scheiding maken. "Dure elementen" zoals goud en zilver zijn onbrandbaar. Daardoor heeft de resterende vaste fractie een hogere concentratie van die dure elementen.

De rook die van die verbranding afkomt is (niet geheel verbzaingwekkend) nogal giftig. Daarin kun je elementen als fosfor en chloor terugvinden, die niet zoveel waard zijn.
+koper +goud .
Lithium zelf is het minste waard van het goedje en voor zink betaal je ook heel weinig.
Het is maar net wat je wil. Prijs zegt bijvoorbeeld niets over geo-politiek. Het artikel waar het Tweakers-artikel naar refereert, gaat over Europa.

Snel opzoeken, leert dat Polen 7 koper-mijnen heeft, Duitsland 1, maar voor zover ik kan vinden zijn er geen werkende lithium-mijnen in Europa. Koper is volgens mij ook veel makkelijker terug te winnen uit oude auto's (kabels hebben vaak vrij puur koper) dan Lithium.

Natuurlijk zijn er wel initiatieven om Lithium in Europa te winnen; maar dat is nog in opbouw en als het draait is het hooguit 3% van de wereld-output.
Ik weet niet waar je de 3% vandaan haalt.


Op dit moment zijn alle bronnen niet eens bekend.


In Tsjechië blijkt bij Cinovec 3% van de hele wereldvoorraad te liggen. Daarnaast is Portugal al volop lithium aan het mijnen.
Ook zijn er in onder VK, Servië en Finland bronnen gevonden die commercieel gemijnd kunnen worden.

Het is dus niet zo dat de EU met lege handen zit.


Daarnaast wordt er gedacht aan andere manieren van accu’s recyclen zoals vb als buffer omdat goed (commercieel) recyclen nog complex en te duur is.
De reactor van Core gebruikt elektriciteit om de afvalstromen op te warmen tot zo'n 900 graden Celsius; de ontstekingstemperatuur van veel elektronica. Door de chemische reactie die hierdoor plaatsvindt, kan de temperatuur vervolgens tot ruim 1600 graden Celsius worden opgehoogd, zonder dat hiervoor extra energie nodig is.
Is de reactor vanaf het moment dat de chemische reactie begint self-sustaining, of moet die met elektriciteit gevoed blijven worden om de temperatuur te behouden? Die vraag stel ik hierom:
De gassen die vrijkomen tijdens het proces, worden gezuiverd. De hieruit resulterende materie is bruikbaar in de landbouw. In de natuur doet zich een soortgelijk proces voor, maar dit duurt miljoenen jaren. Team Core wil dit verkorten tot drie weken.
Drie weken aan elektriciteit is best wel veel energie. Als het echter alleen maar voor 'ontsteking' is, dan is dit natuurlijk een hele mooie oplossing. :)

[Reactie gewijzigd door The Zep Man op 24 juli 2024 20:20]

Het lastigste aan heel dit idee is het economisch rendabel te maken, zie ook artikel waarbij het eerste bedrijf failliet is gegaan.

Een oven op temperatuur houden kost teveel energie en is dus te kostelijk. E-waste is energiearm dus zal men er energierijk afval aan toevoegen. Dit geeft als bijkomend voordeel dat je voor de verwerking van die andere afval stromen ook geld krijgt. Bijkomstig zullen ze ook naar energierecuperatie kijken om dat economisch (en ecologisch) plaatje omhoog te krijgen.

Op zich is het terugwinnen van metalen in verbrandingsovens niets nieuws, word zelfs gedaan op klassiek huisvuil, het terugwinnen van edele metalen is meer een niche omdat je hogere temperaturen voor langere periodes en afval wat rijk is aan edele metalen nodig hebt. Van wat ik begrijp willen zij een oven zetten waar een afvalstroom 3 weken over doet om er door te gaan aangevuld met andere snellere afvalstromen, ik ken ovens waar het 8 uur duurt maar 3 weken is nog iets anders. Die 3 weken hebben ze vermoedelijk nodig omdat het hier om vast afval gaat met edele metalen waar het sneller gaat als het om een vloeibare afvalstof gaat.

“Door de zuurstoftoevoer te manipuleren kan worden bepaald welk materiaal tijdens dit proces wordt geproduceerd.”
Dit lijkt mij een fout te zijn in de tekst, welk materiaal tijdens dit proces gescheiden wordt lijkt mij meer correct. Daarbij zal de vraag zijn hoe zuiver het resultaat is waarbij ze zelf aangeven dat ze hopen in de toekomst circulair te gaan, nog niet meteen echt zuiver dus maar ik duim dat ze het op punt kunnen krijgen.
Zie ook oa: https://innovationorigins...-voor-aanstormend-tekort/
Begrijp ik goed dat de electronica 3 weken lang op 900+ graden word gehouden? Vraag me af hoe efficient dit is qua energiegebruik.
Begrijp ik goed dat de electronica 3 weken lang op 900+ graden word gehouden? Vraag me af hoe efficient dit is qua energiegebruik.
Voor het extraheren van zeldzame metalen etc heb je ook grote hoeveelheden energie nodig (van het delven, via transport tot het zuiveren) , het kan dus best zijn dat de grondstoffen die je zo maakt duidelijk minder energie behoeven. De kans daarop is groot.

Hoewel ik niet geloof dat bepaalde grondstoffen ooit 'op' zullen zijn (ze worden alleen duurder) is het beter om ze niet als afval te zien maar als nieuwe grondstoffen. Onze afvalbergen zijn de mijnen van de toekomst. Je ziet dat investeerders op dit moment al veel betalen voor afvalbergen die al decennia gesloten zijn!
Decennia? Het kan nog sterker. De afvalbergen van de oude Griekse en Romeinse zilvermijnen bevatten genoeg zilver om ze met moderne winningstechnieken een tweede keer te bewerken. Dat is dus afval van mijnen die millenia gesloten zijn!
Hoeveel energie dat kost hangt af van het niveau van de isolatie en de omgevingstemperatuur. De delta T zal al snel vrij hoog zijn, maar een flinke laag isolatie, kan net als bij je huis, flink schelen.
Hoeveel energie dat kost hangt af van het niveau van de isolatie en de omgevingstemperatuur.
Bij 1600 graden lijkt me de omgevingstemperatuur niet echt een belangrijke factor.
Dat denk ik ook. Of het nu 10 of 40 graden is, er gaat veel verloren. Dus het gaat er meer om dat er uberhaupt omgevingstemperatuur is. Wanneer je goede isolatie hebt, heb je daar minder last van. Je wilt het liefst dat omgevingstemperatuur uberhaupt geen factor is.
Het verlies van energie is gelijk aan de warmtegeleiding per oppervlakte per graden keer de oppervlakte keer het verschil in temperatuur over je wartegeleider, zie bv https://nl.wikipedia.org/wiki/U-waarde. In dit geval is het verschil in temperatuur vrij groot. Als je de warmtegeleiding maar klein genoeg maakt, is je daadwerkelijke verlies maar klein. Het enige dat je dan aan energie nodig hebt is de warmtecapaciteit van hetgeen je verwarmd (in dit geval het spul in de oven en de overonderdelen die ook warm worden). Als je het totaal dat je moet verwarmen minimaliseert en de warmtegeleiding van je oven met de omgeving ook minimaliseert, heb je (relatief) weinig energie nodig om het spul warm te maken en warm te houden. De afweging in dit proces is waarschijnlijk of extra isolatie in kosten op kan tegen extra stoken. Er zal een moment komen dat dit niet meer uitkan. Wanneer dit is en hoeveel er dan nog gestookt moet worden, daar durf ik niks over te zeggen.
Nee het hele process van het zuiveren van de metalen duurt 3 weken.
Wat is hier anders aan als wat bijvoorbeeld Sims al op wereldwijde schaal doet? https://www.simsrecycling...de-materiaalterugwinning/
Het hele proces is anders.
Wat ik uit wat linkjes begrijp is dat SIMS andere methodes gebruikt, zoals grote gasovens waar de brandbare delen verbrand worden en vervolgens (gefilterd) uitgestoten in de atmosfeer en chemische baden.

https://www.simsrecycling.com/recycle/refining/how-we-do-it/
Een diepe graafpartij leverde het volgende resultaat:

-SIMS is een vrij slecht voorbeeld, ze focussen op kwikhoudende LCD's en CRT's,

-De meest toegepaste "arme mensen-methode" gaat alleen om het terugwinnen van edelmetaal. De rest mag als schadelijke gassen de lucht in. Het behelst o.a. het gebruik van salpeterzuur en / of "koningswater" (salpeterzuur + zoutzuur), ureum en nog wat 'minder fijne' chemicaliën. De Youtube-figuur van het filpmje haalt $250 terug uit een stel keramische processoren, maar geeft volgens mij aan dat het de uren niet echt waard is. En voor alle gekleurde dampen en vloeistoffen die hij produceert, heeft hij volgens mij geen vergunning...

-De methode die u bedoelt, de wel goede manier dus, wordt op veel kleinere schaal dan de 'bovenstaande milieuonvriendelijke manier" o.a. toegepast door het Belgische Umicore in Hoboken. Hun methode lijkt hier zeer sterk op (of is zelfs hetzelfde???): Ook tot 1000 graden verwarmen, daarna stookt het plastic de boel verder op. Umicore mikt er andere meuk bij (katalysatoren van auto's, lekker veel platina!), vooral lood- en koper houdend. Het lood trekt edelmetaal aan, het koper stoot het af. De lood-fractie scheiden ze van de koper fractie. Ik weet niet exact hoe ze dat doen (zwaartekracht?) maar het schijnt een maandenlang proces te zijn. Ook zij proberen de stalen slakken te laten hergebruiken.

-Van de CORE-methode vertelt Dirk van der Meer, dat door turbulentie van het verbrandingsproces de fracties zich scheiden; en worden onderin de reactie-kamer met kraantjes afgetapt. Lijkt dus ook om een verschil in soortelijk gewicht te gaan. De "e-waste" is de brandstof van dit proces (waardoor de boel ook op temperatuur blijft).

De uitdaging zit hem in het selecteren / mengen / "raffineren" van de "e-waste" brandstof, en het selecteren van het juiste zuurstof-niveau. Hiervoor heeft het CORE-team een computer-model gemaakt.

Wat het CORE-team eraan probeert toe te voegen is,
-Gebruik van de obsidiaan als CO2-afvangende "straat-bedekking" (volgens mij lijkt het daarmee een beetje op perovskiet???),
-Wassen van de afvalgassen, de mineralen die hierbij neerslaan kunnen naar de landbouw.
-Economischer, Umicore zegt er maanden over te doen en CORE mikt op drie weken.
Dus de metalen en de mineralen wordt uit het afval gehaald en het proces om van de gassen om te zetten naar een bruikbaar materie voor de landbouw duurt 3 weken..

Of zit ik dan mis?

Ik zit na het lezen van dit stuk en de reacties met alleen maar vragen.

Tijdens het schrijven van deze post is het antwoord ook gepost. Dank!
Maulwurfje in 'geek: Nederlandse studenten werken aan reactor voor het duurza...

[Reactie gewijzigd door Golf2vr6 op 24 juli 2024 20:20]

Op dit item kan niet meer gereageerd worden.