Studenten willen zeldzame metalen uit e-waste halen

Team CORE van de Technische Universiteit Eindhoven presenteert op 20 november in een livestream zijn R&D-oven voor het recyclen van e-waste, ofwel elektronisch afval. Doel is om vooral het meest complexe elektronische afval aan te pakken, zoals oude batterijen en mobieltjes. 

De studenten willen deze alsmaar groeiende afvalstroom omzetten in grondstoffen, onder meer door er de zeldzame metalen uit te halen. Dat betekent minder afval, en minder afhankelijkheid van verre landen en onveilige mijnen.

De wereldwijde productie van elektronisch afval is zo’n 50 miljoen ton per jaar, en daar wordt slechts twintig procent van gerecycled. De rest belandt grotendeels op stortplaatsen in derdewereldlanden, waar het zorgt voor milieuverontreiniging en gevaar voor de bevolking. Of het wordt door mensenhanden uit elkaar gehaald, wat de arbeiders blootstelt aan gevaarlijke stoffen. Tegelijkertijd raken de zeldzame metalen, die nodig zijn in bijvoorbeeld batterijen, binnen enkele tientallen jaren op. Er is dus een zeer dringende noodzaak om e-waste te recyclen.

Uitgekiende mix

Studententeam CORE werkt daarom aan een technologie om de materialen in e-waste te scheiden zodat ze hergebruikt kunnen worden. Dat zit hem vooral in het zoeken naar een uitgekiende mix van afvalstromen die op hoge temperatuur kunnen worden gebracht in een oven. Het idee is dat een deel van die mix bestaat uit energierijk afval, zoals de laatste restjes van autorecycling, printplaten en slib. Dit afval zorgt voor de hoge temperatuur die nodig is. De metalen uit het elektronische afval in de mix zakken naar de bodem van de oven en vormen daar een laag metaal. Daar bovenop ontstaat een slaklaag (obsidiaan en basalt). Het studententeam onderzoekt samen met ProRail de mogelijkheid van hergebruik van het obsidiaan en basalt als ballast. Het metaal kan als gerecyclede grondstof naar de metaalindustrie.

Doorlopend een goede kwaliteit aan herbruikbare metalen uit de oven krijgen is niet gemakkelijk. De crux zit hem in het continu bijsturen van de mix, omdat het binnenkomende afval in de praktijk altijd zal variëren van samenstelling. Precies dat punt is een specialisme van het team, het modelleren van de afvalmix zodat die optimaal is. Dat is een complexe puzzel. Niet alleen moet er precies genoeg energierijk afval de oven in, er moet bijvoorbeeld ook worden voorkomen dat de metalen oxideren (‘roesten’) en de viscositeit van de slaklaag moet dusdanig zijn dat het proces goed kan verlopen.

Smeltkroes

Het team presenteert nu een oveninstallatie, speciaal gebouwd voor praktijkonderzoek. Dit werd mogelijk mede dankzij financiële steun van onder meer Metropoolregio Eindhoven (MRE). De kern van de oven is een smeltkroes, die wordt gevuld met een afvalmix en verhit tot maximaal 1600 graden. Nadat het proces gelopen heeft, laten de studenten de kroes afkoelen en kunnen ze de lagen die zijn ontstaan analyseren, om zo te komen tot de beste afvalmixen en processen. Naast de oven, bestaat de installatie uit een systeem om de gassen die in het proces ontstaan af te koelen en te zuiveren. Het team werkt verder aan een speciale shredder voor batterijen, omdat batterijen niet intact de oven in mogen.

Voor de vertaling naar de praktijk werkt Team CORE samen met het Instituut voor Elementaire Retractie (IVER), dat een industriële oveninstallatie heeft in Delfzijl. Deze fabriek, met een verwerkingscapaciteit van 30.000 ton per jaar, moet in 2022 operationeel zijn. Voor die fabriek is het team een nieuw feedsysteem aan het ontwerpen, dat zorgt voor het optimaal ‘voeden’ van de oven met de juiste mix.

Toekomstplannen

En daar houdt de ambitie van Team CORE niet op. Er zijn ook al ideeën voor enkele andere fabrieken in Nederland die moeten gaan draaien op de technologie van het team, vertelt de oprichter van het team, student Scheikundige Technologie Dirk van Meer. ‘We willen een maximale bijdrage leveren aan het bereiken van de zero-age. Dat is het tijdperk waarin de mensheid al het afval dat ze genereert, weer omzet naar grondstoffen. 100 procent recycling dus.’