Kasseret affald kan være en skatkammer af sjældne metaller

Minearbejdere kan snart gennemsøge høje af industriaffald for at udvinde sjældne metaller, der er nødvendige til produkter som elektronik, pacemakere, flydele og cykelgear.

Forskere forsøger at finde ud af, hvordan man kan genvinde metaller, der er i begrænset udbud i Europa, fra materiale, der ofte dumpes eller bruges i lavkvalitetsapplikationer. De håber, at denne metalgenvinding også vil bidrage til at reducere industriens påvirkning af miljøet

I øjeblikket , de fleste metaller, der anvendes i Europas industrier, er importeret, hvilket betyder, at forsyninger kan blive påvirket af ustabilitet i de lande, hvor de udvindes. De kan også være underlagt politiske beslutninger om at begrænse eksporten eller indføre toldsatser som dem, som USA pålægger stål og aluminium.

CHROMIC-projektet sigter mod at ændre denne afhængighed ved at søge at genvinde metaller fra affald og biprodukter, der allerede er i EU.

'Vi ønsker at udvikle teknologier, der kan hjælpe Europa til at blive mere selvhjulpen for vigtige metalressourcer i fremtiden, sagde Dr. Liesbeth Horckmans, fra det flamske institut for teknologisk forskning (VITO) i Mol, Belgien, hvem er projektkoordinator.

CHROMIC fokuserer på en gruppe metaller, der er almindeligt brugt i hverdagen – chrom, vanadium, molybdæn og niobium. Alle fire metaller er tilsat stål for at gøre det mere holdbart eller øge dets styrke, men krom er også et værdifuldt kemikalie og pigment. Vanadiumlegeringer er også ideelle til fremstilling af cykelstel og gear, mens niobium bruges i proteser og pacemakere på grund af dets hypoallergene egenskaber. Molybdæn findes i militær rustning, flydele og gødning.

Omkring 45% af chrom, imidlertid, bringes til Europa fra udlandet, mens 100% af de tre andre metaller importeres fra Sydafrika, Brasilien, USA, Kina, Rusland, Kasakhstan og Tyrkiet. Men hvert af disse metaller findes i betydelige mængder i industrielle biprodukter, som ofte kasseres i EU.

'Vi fokuserer på stålslagger (stenet affaldsmateriale), slagger af rustfrit stål og ferrochrom slagger, sagde Dr. Horckmans. På nuværende tidspunkt holdet ser på nye slagger, der bliver produceret, selvom de også har overvejet at åbne op for gamle industridepoter.

Udvinding

Det er dog ikke let at udvinde metaller fra industrielle rester. Metallerne er til stede som fine partikler, der skal adskilles fra resten af ​​affaldet. Dr. Horckmans og hendes team er ved at udvikle en række metoder til at fjerne dem, herunder at bruge magnetiske felter til at trække metalliske partikler ud og vand til at opløse metallet, så det derefter kan genvindes fra opløsningen.

'Vi udvikler en ny proces baseret på en kombination af nye og eksisterende teknologier, hvor vi kan genvinde metalliske partikler (fra nogle af slaggerne), som kan genindføres direkte i stålprocessen, sagde Dr. Horckmans.

Fra de kilder, de efterforsker, holdet tror, ​​at deres teknologier kunne genoprette omkring 91, 000 tons af disse metaller om året, svarende til 5-10 % af EU's årlige forbrug. Men teknikkerne kunne anvendes på andre typer industrielt slaggeaffald, såsom aske fra forbrændingsanlæg, at øge deres mængder.

Ud over, Dr. Horckmans og hendes kolleger ser på, hvordan man kan genbruge det materiale, der er efterladt, efter de har udvundet metallet. Metaller udgør typisk mindre end 5 % af affaldet, så hele processen ville ikke være bæredygtig, hvis resten ikke også genbruges, sagde Dr. Horckmans.

Metalholdige slagger bruges allerede i byggebranchen som tilslag i beton eller asfalt, for eksempel, så det resterende affald kan anvendes til lignende formål. Men det materiale, der efterlades efter at metallet er fjernet, vil bestå af finere korn, hvorimod de oprindelige slagger er klumpete.

Holdet har udviklet en måde at lave mursten af ​​dette materiale ved at forme dem til rektangulære blokke og bruge kuldioxid til at skabe en reaktion, der cementerer partiklerne sammen. 'Det er en af ​​de applikationer, vi vil teste, sagde Dr. Horckmans.

Projektet kendetegner en bevægelse kendt som cirkulær økonomi, som har til formål at genbruge kasserede og affaldsmaterialer til nye formål.

Andet liv

Et andet projekt med et lignende mål er målrettet mod forskellige metaller. METGROW+-projektet sigter mod at genvinde nikkel, zink og kobber fra slam og rester tilovers fra fremstilling af metaller som rustfrit stål og zink.

De er også interesserede i mindre almindelige metaller såsom indium, gallium, germanium, kobolt og krom, hvoraf nogle bruges til at lave computere, elektronik og batterier.

'Det, vi forsøger at udvikle, er ikke specifikt til én materialestrøm, sagde projektkoordinator Dr. Päivi Kinnunen fra VTT Technical Research Center i Finland i Espoo. I stedet, de har udvalgt affaldsstrømme, der findes i hele Europa, så deres resultater kan bruges bredt.

Holdet udvikler nye teknologier, der kan kombineres med eksisterende processer for at udvinde metaller på en økonomisk gennemførlig måde. Metalindholdet i affaldskilderne er meget lavt, og der skal ofte flere forskellige behandlinger til for at genvinde det. De udfører nu flere piloter i Finland, Polen, Belgien og Spanien for at teste de forskellige teknikker på forskellige materialeslam af lav kvalitet.

'Vi forsøger at få den bedste kombination af forskellige teknologier, sagde Dr. Kinnunen.

Hvis holdet har succes, resultaterne kunne være spil-ændrende. Europa importerer i øjeblikket næsten 100 % af sin indiumforsyning, for eksempel, og forskerne tror, ​​at de kunne producere 80 % af det fra de kilder, de retter sig mod. Til gallium, de skal kunne udtrække 30 % af den nødvendige forsyning.

'Jeg tror, ​​der er et kæmpe potentiale, sagde Dr. Kinnunen.

Det resterende materiale, som normalt ender på losseplads, vil også få et andet liv. Indtil nu, de undersøger, om det kan bruges til at skabe byggematerialer ved at gøre det til et stof, der ligner cement.