Tata Steel test laser en AI voor efficiëntere schrootverwerking

Tata Steel Nederland wil in 2030 bijna tweemaal zoveel schroot gebruiken in haar staalproductie als in 2023. De inzet moet stijgen van zeventien naar dertig procent, wat overeenkomt met de hoeveelheid staal in ongeveer 65 miljard blikjes. Om dit doel te bereiken, onderzoekt het bedrijf samen met partners uit Duitsland en Oostenrijk hoe digitale technieken kunnen bijdragen aan een efficiënter en duurzamer recyclingsproces.

Oud staal, bijvoorbeeld van afgedankte schepen of spoorrails, is vaak groot, onregelmatig en lastig te verwerken. Daarnaast is het moeilijk om snel de exacte samenstelling van dit schroot te bepalen, terwijl die informatie cruciaal is voor een gecontroleerd productieproces. Tata Steel werkt daarom aan een methode waarbij de analyse al bij aankomst op het terrein plaatsvindt.

Met behulp van industriële lasers wordt bij binnenkomst een klein deel van het staal verdampt. Daarbij ontstaat een plasma waarin de chemische elementen van het schroot aanwezig zijn. Deze kunnen vervolgens met camera’s worden vastgelegd en geanalyseerd. Op basis van die gegevens bepaalt Tata Steel of het materiaal geschikt is voor gebruik in het recyclingproces.

Laser en AI zorgen voor nauwkeurige analyse

De lasertechnologie wordt gecombineerd met kunstmatige intelligentie en digitale modellen. Onderzoeker Bernard Ennis legt uit: ‘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.’

Volgens Ennis draagt deze aanpak bij aan een efficiënter proces, minder verspilling en een lagere CO2-uitstoot: ‘Met deze innovatieve mix van laser, AI en digitaal modelleren kan steeds efficiënter worden bemonsterd, verloopt het logistieke proces van schrootinzet sneller en verbetert de productkwaliteit.’

Internationale samenwerking binnen DiGreeS

Het onderzoek vindt plaats onder de naam ‘Digital Twins for Green Steel’ (DiGreeS), gecoördineerd door het Fraunhofer Institute for Nondestructive Testing IZFP. Binnen dit programma werkt Tata Steel samen met Saarstahl AG uit Duitsland en de Oostenrijkse voestalpine Group.

De partners richten zich elk op een ander onderdeel van de verduurzaming. Saarstahl-Ascoval onderzoekt CO2-reductie bij gebruik van Electric Arc Furnaces (EAF), Voestalpine richt zich op energiebesparing bij de bewerking van staalplaten. Tata Steel wil de opgedane kennis toepassen bij de toekomstige overgang naar productie met Direct Reduced Iron (DRI) en EAF-installaties, waarbij kolen worden vervangen door duurzame energie.

Eerste resultaten en vooruitblik

De eerste laboratoriummetingen met de laser-gebaseerde analysetechniek, officieel ‘Laser-Induced Breakdown Spectroscopy’ (LIBS) genoemd, staan gepland voor het eerste kwartaal van 2025. Naar verwachting is het eerste prototype van het analyseportaal voor vrachtwagens in 2026 gereed. Daarna volgt de stapsgewijze implementatie, inclusief de integratie van de digital twin-modellen in het productieproces.