Scheidings- en recyclagetechnieken Sustech 5/11/2013
Stijn Devaere – Centexbel
Overzicht Hout(afval) – algemeen Post production & post consumer houtafvalstromen Bewerken, verwerken en toepassen van houtafval
1. Hout - algemeenheden Droog hout is voornamelijk opgebouwd uit de volgende stoffen : •cellulose 40-50% •hemi-cellulose: 20-30% bij loofhout - 15-20% bij naaldhout •lignine: 16-25% bij loofhout - 23-33% bij naaldhout •inhoudsstoffen 5-30% (wassen, fenolen, terpenen, vetten, …) •mineralen 0,1-3% - Cellulose is een polymeer, opgebouwd uit glucose-elementen. - Hemicellulose is een verzamelnaam voor een reeks nauw verwante koolwaterstoffen. Het is de belangrijkste component van de celwand van planten en vormt een soort matrix waarin cellulosemoleculen ingebed liggen. Hemicellulose bestaat uit soortgelijke ketens als cellulose, maar is opgebouwd uit een aantal andere suikers, zoals xylaan en glucomannaan. - Lignine is een polymeer van verschillende plantaardige alcoholen, dat ook bindt aan het hemicellulose in de celwand.
structuur De eigenlijke structuur van het hout wordt gevormd door de vezelvormige structuur van de cellulose (en hemi-cellulose), waarbij de lignine het natuurlijke bindmiddel vormt.
Vanwege deze structuur is hout anisotroop (eigenschappen zijn niet in alle richtingen gelijk) In constructietermen betekent dit dat de sterkte van het hout tot stand komt door de treksterkte van de cellulose (en hemicellulose) enerzijds en de druksterkte van de lignine anderzijds. Het principe van gewapend beton komt op hetzelfde neer (staal = cellulose, beton = lignine), maar in hout is de structuur veel ingewikkelder.
Hout moet aanzien worden als een natuurlijk composiet op basis van cellulose en lignine.
houttoepassingen
Bouw: constructiehout, platen, deuren, ramen, trappen, gevelbekleding, wanden, plafonds, vloeren, spanten, … Afrastering van tuinen, weiden, …, hekwerk, … Tuinhuisjes Meubelen: binnen en buiten Inrichten van kantoren, hotels, schepen, caravans, …
- Langlevende producten - Duurzaamheid (CO2-fixatie)
Verpakking: paletten, kisten, haspels, … Speelgoed Sportartikelen Grondstof voor platen, pulp, …. Brandstof: brandhout, pellets, houtskool, …
2. Post production & post consumer houtafvalstromen Houtafval is altijd een verzameling van verschillende soorten hout. De chemische samenstelling wordt bepaald door het soort hout, de leeftijd, de klimatologische omstandigheden tijdens de groei, de opslagcondities, de (thermische) behandelingen, … enz.
Boomschors Productieuitval en -afval: zaagafval en -meel, schaafsel en draaisels, snippers, stof, afkeur, … Houtslib
Afgedankte, geschonden of versleten producten Kapotte en verloren verpakkingen, Afbraak en sloopafval, …
3. Bewerken, verwerken en toepassen van houtafval
Mogelijke pistes voor houtafval 1. Herstellen en hergebruik van oude meubelen, deuren, … 2. Sorteren en (deels)verwerken in andere producten 3. Verkleinen tot chips, schilfers, pellets, vezels, poeders is eerste stap binnen het transformatieproces van houtafval tot grondstof of brandstof 4. Verwerken van verkleind houtmateriaal in composieten: 1. Thermoharders: gebruik van harsen: plaatindustrie 2. Thermoplasten: gebruik van smeltpolymeren: WPC (wood plastic composite)
5. Verwerken als additief in of met andere materialen 6. Omzetten van houtafval in chemicalien 7. Gebruik van houtafval als energiebron
A. Verkleinen:
- shredder, breken , pletten, malen, … - bewerken van hout: zagen, boren, schaven, draaien...
B. Verkleind materiaal wordt al dan niet gedroogd. Breken, vermalen en drogen zijn energie-intensief processen
Verkleinen en afzeven van deeltjes met specifieke dimensies
Fijne deeltjes kunnen geagglomeerd onder druk en temperatuur
Productie van houtpellets
Spaanderplaat (62% EU)
Verkleind hout (spanen, schilfers, vezels) kunnen samen met reactieve harsen (polycondensatie-lijmen) verwerkt worden tot houtcomposieten (thermosets). Harsen moeten uitreageren (curing, polycondenseren) tijdens thermisch persen.
OSB-plaat (7% EU) MDF-plaat (21% EU)
Harsen: UF (ureumformaldehyde), MF (melamineformaldehyde), MUF, PF (fenolformaldehyde), RF (resorcinofformaldehyde), MDI (isocyanaatlijm), …
Harsverbruik is uiteraard in functie van de grootte van de deeltjes/vezel/laag
Chip board/spaanderplaat - Particle board production line
OSB production line
MDF production line
houtpulp voor papier and textielvezel (viscose, tencel, …) productie
Applications of woodflour - In the production of wood-plastic composites (WPC); - Additive for kiln ceramics and brick (manufacture of porous bricks); - In the manufacture of ceramic micro filters to filter the beer; - In the enzymatic hydrolysis to obtain bioethanol, biobutanol, acetone, feed, agricultural animals and other products; - As a component in the production of pigment titanium dioxide; - Filler for natural and synthetic linoleum and linkrust; - The basis for compounds based on thermosetting resins (phenoplasts, etc.), epoxy, polyester, etc. resins; - Additive in porous abrasive products; - Additive in plaster and finishing mixes; - An additive in concrete and gypsum; - The basis for ksilolit (wood-compound magnesian binder material); - An additive in adhesives based on natural and synthetic glues;
- Part and raw material for various explosives; - Filler in the manufacture of adhesives mastics and sealants (flooring, roofing, etc.); - The basis for the filters and filter materials; - Additive in the manufacture of steel and ferro-alloys; - Additive in molding the mixture for the manufacture of molds; - An additive in drilling fluids and grouting materials in the oil industry; - Cleaning agent in the manufacture of leather and fur, - Raw materials for production of sorbents; - Raw material for activated carbon, - Mild abrasive, polishing and cleaning agent in metal, for example, in the production of hardware and bearings, accessories, etc. (tumbling). - Additive for coating of welding electrodes (cellulose electrode).
WPC: Thermoplastische Composieten +/- 50/50 cellulose / kunststof Belangrijkste polymeren: PE (US), PP (EU), PVC
Profielextrusie
Compression moulding WPC-board
Hout is hydrofiel, PP is hydrofoob, PP-MA compatibiliseert
Tijdens klassieke extrusieprocessen/persen (150-250°C) weinig of geen Afbraak van cellulosemateriaal
Persen van hybride nonwoven
Ook andere cellulosevezels (kenaf, Jute, banaan, sisal, hennep, … kunnen in WPC verwerkt worden
Photograph shows ground wood chips after treatment at 90 °C for 1 h with various ionic solvents and other liquids: (a) no liquid, (b) Organosolv, (c) DMSO, (d) silicone oil, (e) [C4C1im][HSO4], (f ) [C4C1im][MeCO2], (g) [C4C1im][NTf2], (h) Fomblin.
A little bit of lubrication could make a big energy saving when manufacturing sustainable biofuels and bio-chemicals from timber Treating timber with ionic solvents has previously been shown to help processing wood into biofuels and chemicals. While initially this effect was only attributed to the solvents' ability to partially weaken wood's tough, fibrous structure, new study suggests the energysavings are predominantly due to the way that these fluids lubricate the wood chips as they go around in the grinder.
Cellulose zal de basis worden voor biobrandstof
Thanks for your attention !!
