Van grondstoffenschaarste naar

duurzaam (anorganisch)

materialenbeheer

16/12/2011

Dr. Ir. Peter Tom Jones (K.U.Leuven/ELFM Consortium)

3 Stellingen

• In het licht van de precaire grondstoffensituatie…

1. vereisen Vlaanderen en Europa nieuwe wetgeving die denkt

vanuit een circulair i.p.v. een lineair paradigma. De onderste

treden van de ladder van Lansink moeten worden aangepast.

2. zal Vlaanderen massaal moeten investeren in onderzoek naar

urban mining, in het bijzonder naar recuperatie van kritische

metalen uit WEEE en ander hoogwaardige “urban waste”.

3. kan (moet) Vlaanderen zijn koploperspositie behouden op het

vlak van ELFM: daarvoor zijn aangepaste ELFM-incentives en

nieuwe, aangepaste wetgeving vereist (cf. stelling 1).

16/12/2011 2 20 jaar MINA (Jones, K.U.Leuven/ELFM C)

Uitdagingen zonder weerga voor

Vlaanderen en EU

• Twee topprioriteiten voor EU:

– Materialenonafhankelijkheid

– Energieonafhankelijkheid

• Transitie naar een lage-C, circulaire

economie

– Transitie op energetisch vlak

– Transitie naar duurzaam

materialenbeheer (SMM)

16/12/2011 3 20 jaar MINA (Jones, K.U.Leuven/ELFM C)

Uitdagingen zonder weerga voor

Vlaanderen en EU

• Twee topprioriteiten voor EU:

– Materialenonafhankelijkheid

– Energieonafhankelijkheid

• Transitie naar een lage-C, circulaire

economie

– Transitie op energetisch vlak

– Transitie naar duurzaam

materialenbeheer (SMM)

16/12/2011 4 20 jaar MINA (Jones, K.U.Leuven/ELFM C)

Cleantech (& materialenbeheer)

inbedden in transitie

TMR met 90% terugdringen

de komende decennia

Slim sluiten

Ecodesign, DfR

PSS

16/12/2011 5 20 jaar MINA (Jones, K.U.Leuven/ELFM C)

Cleantech (& materialenbeheer)

inbedden in transitie

TMR met 90% terugdringen

de komende decennia

Slim sluiten

Ecodesign, DfR

PSS

Structurele

gedrags-

veranderingen

16/12/2011 6 20 jaar MINA (Jones, K.U.Leuven/ELFM C)

Lineaire economie: “Materialenbeheer 1.0”

Primary Ores

(mainly

outside EU)

Concentrates (Intermediate)

Products

Use p

ha

se

End-of-life products/residues Landfills (MSW,

MWS/IW, IW, mono)

Metals,

materials

and alloys Prim Residues

& Recyclates

Residues/Scrap

Jones et al., JOM, December 2011

16/12/2011 7 20 jaar MINA (Jones, K.U.Leuven/ELFM C)

Materialenbeheer 2.0: Slim sluiten

Primary Ores

(mainly

outside EU)

Concentrates (Intermediate)

Products

Use p

ha

se

End-of-life products/residues Landfills (MSW,

MWS/IW, IW, mono)

Metals,

materials

and alloys Prim Residues

& Recyclates

Urban Mining (incl.

preprocessing)

Direct Recycling

Residues/Scrap

Inevitable losses due to 2nd law of Thermodynamics

Exploration

Exploration

Jones et al., JOM, December 2011

16/12/2011 8 20 jaar MINA (Jones, K.U.Leuven/ELFM C)

Waarom metalen recycleren?

16/12/2011 9 20 jaar MINA (Jones, K.U.Leuven/ELFM C)

EoL recycling rates, UNEP 2011

16/12/2011 10 20 jaar MINA (Jones, K.U.Leuven/ELFM C)

EoL recycling rates Rare Earths < 1%

16/12/2011 11 20 jaar MINA (Jones, K.U.Leuven/ELFM C)

Sluiten van kringlopen voor zeldzame

aardmetalen (cf. EU FP7 RE-CREATE, call NMP 4.1-2)

Urban Mining REE’s =

Centrale onderzoekslijn

binnen K.U.Leuven

16/12/2011 12 20 jaar MINA (Jones, K.U.Leuven/ELFM C)

Materialenbeheer 2.0: Slim sluiten +

Enhanced Landfill Mining

Primary Ores

(mainly

outside EU)

Concentrates (Intermediate)

Products

Use p

ha

se

End-of-life products/residues Landfills (MSW,

MWS/IW, IW, mono)

Metals,

materials

and alloys Prim Residues

& Recyclates

Urban Mining (incl.

preprocessing)

Direct Recycling (Enhanced) Landfill

Mining

Residues/Scrap

Inevitable losses due to 2nd law of Thermodynamics

Exploration

Exploration

Jones et al., JOM, December 2012

16/12/2011 13 20 jaar MINA (Jones, K.U.Leuven/ELFM C)

ELFM: Vlaanderen koploper… maar

implementatie vereist outside the box denken

• 2009:

– Oprichting ELFM Consortium

• K.U.Leuven, VITO, UH, OVAM, LRM, LNE, Group Machiels

– EFRO Demonstratie CtC

• 2010:

– 1st Intern. ELFM Symposium

– IWT O&O ELFM, 6 M€ budget

• 2011-2013:

– ELFM Goes international: Europees Consortium EU

FP7 ENV 6.1.3 ELFM en Resource Efficiency

• Voordelen ELFM:

– Lokale jobs, vermijden primaire energie en materialen,

CO2-reductie, landrecuperatie

16/12/2011 14 20 jaar MINA (Jones, K.U.Leuven/ELFM C)

Historic

landfills

Exploration

Green Energy

Waste-to-Material – New

resources for

technosphere replacing

primary resources

Separation 2.0

Directly recycable

streams

Streams requiring

further processing Transformational

technology

Thermal

conversion

(gas plasma)

WtE

WtM

Temporary

storage

Controlled storage for future recycling

ELMIRE Project (EU FP7 ENV 6.1.3) (accepted for 2nd

stage)

16/12/2011 15 20 jaar MINA (Jones, K.U.Leuven/ELFM C)

Historic

landfills

Exploration

Green Energy

Waste-to-Material – New

resources for

technosphere replacing

primary resources

Separation 2.0

Directly recycable

streams

Streams requiring

further processing Transformational

technology

Thermal

conversion

(gas plasma)

WtE

WtM

Controlled storage for future recycling

Reintegration into technosphere when

technology is available – shortcut to WtM

New

streams

from

techno-

sphere

Closing the loop with a time delay

ELFM Concept “Tijdelijke opslag” i.p.v.

verbranding met energierecuperatie

Temporary

storage

16/12/2011 16 20 jaar MINA (Jones, K.U.Leuven/ELFM C)

Specifieke ELFM incentives nodig:

land + materialen + energie M. Dubois, SMaRT-Pro², 2011

16/12/2011 17 20 jaar MINA (Jones, K.U.Leuven/ELFM C)

Potentiële impact ELFM in EU-27

• 150.000 tot 500.000 stortplaatsen in Europa

• Vermijden excessieve saneringskosten:

– OVAM: 80 M€ voor 5 problematische storten 60 M€

potentiële besparing indien sanering i.f.v. ELFM later

– Extrapolatie naar EU: tot 1 TRILJOEN € !

• Reductie CO2 en CH4 uitstoot:

– Closing the Circle: 1 Mton CO2(eq) vs. Do-Nothing scenario

• Herwinning landoppervakte:

– Vlaanderen: absolute minimum = 20 km2

• Recuperatie grondstoffen:

– Minimale scenario EU-27 = 50 ton/persoon.jaar = 5 DMC/jaar

voor “non-energy, non food materials and minerals”

– Met nieuwe technologie + incentives 50 DMC/jaar 16/12/2011 18 20 jaar MINA (Jones, K.U.Leuven/ELFM C)

Lansink 1.0

Revisie Ladder van Lansink

• Soms onnodig exergieverlies

• Onomkeerbaar verlies kritische metalen (dispersie lage concentraties)

• BAT verbranding 30% bodem- en vliegassen

Preventie & hergebruik

Recuperatie

Verbranding met E-recuperatie

Storten (landfilling) Met E-

recup./Zonder E-recup.

16/12/2011 19 20 jaar MINA (Jones, K.U.Leuven/ELFM C)

Lansink 1.0

Preventie & hergebruik

Recuperatie

Verbranding met E-recuperatie

Storten (landfilling) Met E-

recup./Zonder E-recup

Lansink 2.0

Revisie Ladder van Lansink

Preventie & hergebruik

Recuperatie

Verbranding

met E-

recuperatie

Tijdelijke opslag

i.f.v. latere

valorisatie

(WtM/E)

“Juiste keuze” = f(t, technologie, materiaalstroom…)

16/12/2011 20 20 jaar MINA (Jones, K.U.Leuven/ELFM C)

Lineair systeem

• Grondstof-product-afval

• End-of-pipe oplossingen

• Klassiek “afvalbeheer”

• Milieuwetgeving i.f.v.

vermijden milieu- en

gezondheidschade

• Gebrek aan systeemdenken

Circulair systeem

• Resource recovery & valorisatie

residu’s = by default!

• Lansink 2.0 vereist:

– Systeemdenken

– Aangepaste milieuwetgeving:

• EU: LD & WFD (temporary storage)

– Specifieke incentives recycling

– (Eco)Design for Recycling

– R&D

Behoefte aan een paradigma shift…

16/12/2011 21 20 jaar MINA (Jones, K.U.Leuven/ELFM C)

Lineair systeem

• Grondstof-product-afval

• End-of-pipe oplossingen

• Klassiek “afvalbeheer”

• Milieuwetgeving i.f.v.

vermijden milieu- en

gezondheidschade

• Gebrek aan systeemdenken

Circulair systeem

• Resource recovery & valorisatie

residu’s = by default!

• Lansink 2.0 vereist:

– Systeemdenken

– Aangepaste milieuwetgeving:

• EU: LD & WFD (temporary storage)

– Specifieke incentives recycling

– (Eco)Design for Recycling

– R&D i.f.v.:

• Vermijden van dispersie van

polluenten

• Verlies kritische grondstoffen (cf.

REE’s)

Behoefte aan een paradigma shift…

16/12/2011 22 20 jaar MINA (Jones, K.U.Leuven/ELFM C)

Dank voor de aandacht!

Dr. Ir. Peter Tom Jones IOF Research Manager Industrial Ecology and SMM

Centre for high temperature processes, metallurgy and refractory materials

Centre for Resource Recovery and Recycling (CR³) & SMaRT-Pro² IOF Knowledge Platform: http://smart-pro2.eu

Enhanced Landfill Mining Research Consortium: http://www.elfm-symposium.eu

Dept. MTM, K.U.Leuven

peter.jones@mtm.kuleuven.be

16/12/2011 23 20 jaar MINA (Jones, K.U.Leuven/ELFM C)