KEMA Nederland B.V., Arnhem, Nederland. Alle rechten voorbehouden

© KEMA Nederland B.V., Arnhem, Nederland. Alle rechten voorbehouden.

Het is verboden om dit document op enige manier te wijzigen, het opsplitsen in delen daarbij inbegrepen. In geval van afwijkingen tussen een elektronische versie (bijv. een PDF bestand) en de originele door KEMA verstrekte papieren versie, prevaleert laatstgenoemde. KEMA Nederland B.V. en/of de met haar gelieerde maatschappijen zijn niet aansprakelijk voor enige directe, indirecte, bijkomstige of gevolgschade ontstaan door of bij het gebruik van de informatie of gegevens uit dit document, of door de onmogelijkheid die informatie of gegevens te gebruiken. De inhoud van dit rapport mag slechts als één geheel aan derden kenbaar worden gemaakt, voorzien van bovengenoemde aanduidingen met betrekking tot auteursrechten, aansprakelijkheid, aanpassingen en rechtsgeldigheid.

-3-

55106189-TOS/NET 10-5245

INHOUD blz. 1

Inleiding en doelstelling ..........................................................................................7

2

Introductie in composietmaterialen .........................................................................9

2.1 2.2 2.3

Composietverwerkende industrie ...........................................................................9 Materiaaleigenschappen en -samenstelling .........................................................10 Productvoorbeelden composietmaterialen ...........................................................14

3 3.1

Composietafval .....................................................................................................15 Productie afval ......................................................................................................15

3.1.1 3.1.2 3.1.3 3.2 3.2.1 3.2.2

Totale hoeveelheid aan productieafval .................................................................15 Samenstelling en beschikbaarheid: "Productieafval"............................................17 Productieafval bij de gebruikersgroep ..................................................................18 "End-of-Life"-afval.................................................................................................21 Totale hoeveelheid aan End of Life afval..............................................................21 Samenstelling, beschikbaarheid en wetgeving: "End of Life afval".......................23

4

Recycling van composietmaterialen .....................................................................26

4.1 4.2 4.3 4.4 4.5 4.6

Materiaal verkleining.............................................................................................28 Thermische verwerking.........................................................................................31 Chemische verwerking .........................................................................................36 Mechanische recycling .........................................................................................39 Toepassingsgebieden...........................................................................................42 Product hergebruik ...............................................................................................47

5 5.1

Energiebesparing bij recycling van composietmaterialen.....................................49 Afbakening............................................................................................................49

5.2 5.3 5.4

Scenario's .............................................................................................................51 Modellering en energiebalans...............................................................................52 Besparingspotentieel composiet industrie Nederland...........................................58

6

Conclusies ............................................................................................................59

7

Lijst van Definities.................................................................................................60

8

Literatuurlijst .........................................................................................................63

-4-

55106189-TOS/NET 10-5245

Bijlage A Eigenschappen composietmaterialen...................................................................69 Bijlage B Schematisch overzicht Productie glasvezels........................................................71 Bijlage C Verwerkingstechnieken composietmaterialen ......................................................72 Bijlage D Cementroute claim EuPC, EuCIA & ECRC ..........................................................78 Bijlage E Anti dumping EuCIA .............................................................................................84 Bijlage F

Achtergrond energiewaarden gebruikt in energetische analyse (hoofdstuk 5).....85

-5-

55106189-TOS/NET 10-5245

SAMENVATTING Dit rapport beschrijft de recycling van composietmaterialen. Het is uitgevoerd in opdracht van NRK/VKCN en Agentschap NL. Composietmaterialen (hoofdstuk 2) zijn opgebouwd uit verschillende componenten. Binnen dit project is uitsluitend gekeken naar thermohardende composiet materialen, versterkt met vezels. Binnen dit project is een projectgebruikersgroep samengesteld; hierin zijn twee leveranciers van grondstoffen aanwezig, één voor de harsen (DSM) en één voor de vezel materialen (PPG) in composieten. Verder neemt een aantal producenten deel, welke deze beide materialen als het ware samenvoegen in een composietproduct (Ameron, Future Pipe en Howden). Het recyclingdeel is ingevuld door één recyclingsbedrijf (PHB), één machinebouwer (HEBO) voor (ontwikkeling van) recyclingsapparatuur en door KEMA. Verder zijn de initiatoren project (te weten NRK branchevereniging en Agentschap NL) betrokken bij dit project. Hoofdstuk 3 beschrijft het composiet afval. In Nederland komt ongeveer 8 tot 10 kton/jaar aan productieafval vrij, en 30-60 kton/jaar EoL afval. In het algemeen kan van productieafval (voornamelijk overspay, snijranden, trimmings, uitgezaagde stukken, wikkelkoppen en afkeur) gesteld worden dat dit niet of weinig verontreinigd is, en dat koud uitgeharde delen slecht zijn uitgehard en daardoor nog kleverig zijn. De warmgeperste delen zijn schoon. Productieafval wordt nu veelal gestort. Kenmerkend voor het EoL-afval is dat het veelal verontreinigd is (gelakt, roest, vuil, olie, chemicaliën et cetera) en dat de vorm en grootte ervan vrijwel ongedefinieerd zijn. Verontreinigingen zijn veelal opgelopen gedurende de gebruiksfase, en zijn hierdoor dus ook functie specifiek. Hiernaast is het materiaal dus dikwijls geïntegreerd in een product en wordt het hiermee ook mét het product afgedankt. Ook zijn andere materialen in het composietmateriaal opgenomen, zoals "metal inserts". De te verwachte vezelgehaltes variëren tussen (0) 10 en 80%. In tegenstelling tot het productieafval, is deze EoL-stroom niet meer reactief (inert), afgezien van eventueel aanwezige katalisatoren. Hoofdstuk 4 beschrijft de recycling van de composiet materialen. Composiet materiaal kan op twee manieren gerecycled worden. Lange/continue vezels van het startmateriaal kunnen door het recyclingproces worden omgezet naar kortere vezels/poeder, met dus lagere eigenschappen: ‘downgrading’. Hiernaast kunnen de vezels en matrix separaat van elkaar gerecycleerd worden, middels pyrolyse van de matrix (energy recuperatie); en recyclage van

-6-

55106189-TOS/NET 10-5245

de vezels. Hierbij zullen de continu vezels ook worden verkleind maar houden betere eigenschappen. Binnen Nederland hebben niet veel recyclingsinitiatieven plaatsgevonden. Op Europese schaal zijn er diverse ontwikkelingen gaande. Diverse technologieën en/of verwerkingsroutes claimen succes in de recycling van het composiet materiaal, echter weinig operationele bedrijven zijn gevonden voor het verwerken van deze specifieke afvalstroom. De, volgens ECRC en EuCIA, belangrijkste verwerkingsroute lijkt gevonden in de cementindustrie. Er is sprake van materiaalhergebruik (materiaalrecycling) tot 70% en energieterugwinning (thermische recycling) tot 30%. In hoofdstuk 5 wordt de verwachte energiebesparing bij recycling van composiet materialen gemodelleerd en gepresenteerd zijn verschillende scenario's, zie ook Figuur 1.

Figuur 1

Berekende energiebalans van de verschillende recycling technologieën

-7-

1

55106189-TOS/NET 10-5245

INLEIDING EN DOELSTELLING

Inleiding Binnen de meerjarenafspraken energie-efficiency (MJA3) zijn overeenkomsten tussen de overheid en bedrijven en instellingen over het effectiever en efficiënter inzetten van energie gemaakt. Dit project richt zich op de productie afval en "End-of-Life" fase (EoL) van composietmaterialen, en is mogelijk gemaakt door financiering vanuit Agentschap NL. Inzet van composietmaterialen leidt in vele gevallen tot een energiebesparing, zeker bij toepassing van dit materiaal in actieve producten [13], waarbij gewichtreductie tot bijvoorbeeld besparing van brandstoffen leidt, zoals in de transportsector het geval is. Echter, recycling van composietmaterialen is niet altijd vanzelfsprekend. Door de vele toepassingsgebieden en verschijningsvormen van composieten (in diverse producten, verspreid over verschillende branches) is recycling ervan zelden haalbaar, en wordt nog veel van dit materiaal gestort of verbrand. Projectdoelstelling

Inventarisatie

van

energie-efficiënte

verbeteringen,

voor

de

samengestelde gebruikersgroep, indien recycling van composieten wordt ingezet tijdens de afdankfase van dit materiaal. Leeswijzer Dit project geeft een overzicht van de eigenschappen van composietmaterialen, composiet afval en de huidige afdankroute en genomen recyclinginitiatieven in het verleden om te komen tot een zo hoogwaardig hergebruik als mogelijk. Verder wordt ingegaan op theoretische energiebesparing welke behaald kan worden, indien dit materiaal wordt opgewerkt als grondstof voor een volgend product. Lijst van definities Cursief gedrukte woorden in dit document worden in de lijst van definities (hoofdstuk 7) nader toegelicht. Projectgebruikersgroep In de projectgebruikersgroep zijn twee leveranciers van grondstoffen aanwezig, één voor de harsen (DSM) en één voor de vezel materialen (PPG) in composieten. Verder neemt een aantal producenten deel, welke deze beide materialen als het ware samenvoegen in een composietproduct (Ameron, Future Pipe en Howden). Het recyclingdeel is ingevuld door aanwezigheid van één recyclingsbedrijf (PHB), één machinebouwer (HEBO) voor (ontwikkeling van) recyclingsapparatuur en door KEMA. Verder zijn de initiatoren project (te weten NRK branchevereniging en Agentschap NL) betrokken bij dit project.

-8-

55106189-TOS/NET 10-5245

Voor dit project is een MJA-gebruikersgroep samengesteld: • DSM: de heer R. van de Laarschot; DSM resins levert voornamelijk Polyester- en Vinylester hars aan de composietindustrie. Men kent diverse business units: Tanks; Marine; Building & Industry; en Automotive Advanced composites (incl. windturbine industrie). Er zijn verschillende research technologieën in huis (zoals . SMC, BMC, RTM, Pultrusie, …); veel vernieuwend onderzoek gebeurt in de gebieden van gewichtsreductie, koolstofvezel, natuurvezels en bioharsen [2] • PPG Industries Fiber Glass BV: de heer P. Leegstra; binnen PPG Industries worden naast vezels ook harsen verven, lakken, chemicaliën en optische producten vervaardigd. PPG Industries Fiber Glass BV is in Nederland de enige producent van glasvezels. PPG produceert E-glas voor de versterking van plastics, in twee verschillende uitvoeringsvormen, te weten Gesneden glas en Rovings • Howden Netherlands BV; de heer H. Ketellapper; ontwerpen en levering van grote axiale ventilatoren voor gebruik in koeltorens, luchtgekoelde condensors stoom, en luchtgekoelde warmtewisselaars gebruikt in een breed scala van industriële toepassingen (zoals toepassingen in de opwekking van elektriciteit, petrochemie, bouw en andere industrieën die koeltorens, luchtgekoelde condensors stoom, of luchtgekoelde warmtewisselaars) [9] • Future Pipe Industries; de heer T.J. Smid/ de heer M. Stroeve; producent van grote diameter glasvezel pijp&leidingsystemen, waarbij de ontwikkeling, fabricage en levering van leidingsystemen over de hele wereld wordt uitgevoerd [5] • Ameron; de heer Jörn Lemmens, M. Wolvekamp; producent van GRE (Glassfibre Reinforced Epoxy) gewikkelde buizen, waarbij de ontwikkeling, fabricage en levering voor een breed scala van markten over de hele wereld wordt uitgevoerd • PHB; de heer A. Branderhorst; Plastic Herverwerking Brabant is onderdeel van Van Ganzewinkel, en richt zich op recycling van harde kunststofstromen, zoals PP, HDPE, PS en PET (afkomstig uit de verpakkings-, automobiel-, en elektronica-industrie) [15] • HEBO Engineering B.V.: de heer J. Boer; Hebo Engineering is geen MJA deelnemer. HEBO levert innovatieve machines en richt zich op het zoeken van kennisintensieve opdrachten met een innovatief karakter [14]. Hebo heeft in het verleden reeds ervaring opgedaan met het onderwerp "composiet-recycling". Naast de bovengenoemde MJA-gebruikersgroep, zijn bij dit project nog betrokken: • NRK/VKCN: de heer E. Schutjes: composiet-branchecoördinator (opvolger van mevrouw J. de Waal) • Agentschap NL: de heer K. van der Sterren; projectbegeleiding en opdrachtgever • KEMA Nederland: de heer B. in 't Groen en F. Rasing, projectuitvoering.

-9-

55106189-TOS/NET 10-5245

2

INTRODUCTIE IN COMPOSIETMATERIALEN

2.1

Composietverwerkende industrie

Door onder andere strenge milieueisen en concurrentie uit lagelonenlanden is de Nederlandse composietenindustrie in het afgelopen decennium sterk uitgedund. Op basis van een realistische inschatting zijn volgens VKCN [10] nog circa 250 bedrijven in Nederland actief in de directe keten van composieten (zie ook Figuur 2). Hierbij zorgt ongeveer 15% van de bedrijven voor 80% van de omzet. Het merendeel van de markt wordt echter gevormd door kleine bedrijven met 15 of minder werknemers.

Figuur 2

De Nederlandse composietindustrie naar soorten bedrijven [10]

Op het gebied van "milieu score" (LCA bruggen etc.) zijn door de branchevereniging VKCN diverse projecten uitgevoerd. Composiet materialen scoren veelal goed op dit gebied, vanwege hun lichte gewicht en brandstofbesparende effecten hierdoor. Het onderwerp recycling is nog meer onontgonnen terrein. De Duitse branchevereniging AVK is op dit moment ook bezig met een composieten recycling project, waarin ook PPG en DSM betrokken zijn. Koppeling van onderhavige studie en dit initiatief in Duitsland lijkt beide partijen nuttig [16].

-10-

2.2

55106189-TOS/NET 10-5245

Materiaaleigenschappen en -samenstelling

Een composiet is een materiaal dat is opgebouwd uit verschillende componenten. Vaak worden hiermee vezelversterkte kunststoffen bedoeld, waarnaar tijdens dit project dan ook uitsluitend gekeken is. De vezels geven het materiaal hierbij zijn taaiheid, sterkte en stijfheid. De matrix (vaak thermohardende harsen (polyester, vinylester of epoxy)) houdt de vezels samen en zorgt voor het overbrengen van schuifspanningen en chemische resistentie. Onderstaande Figuur 3 geeft een vergelijking met andere materialen.

Figuur 3

Vergelijking van materiaal karakteristieken [26]

Omdat bij recycling van materialen de samenstellinggegevens van groot belang zijn, wordt onderstaand nader ingegaan op de verschillende componenten van een composietmateriaal.

-11-

55106189-TOS/NET 10-5245

Figuur 4 geeft een overzicht van de mechanische eigenschappen van harsen, vezels en composietmaterialen.

(a)

, (b)

(c) Figuur 4

Eigenschappen van het composietmateriaal worden bepaald door de eigenschappen van de vezel en van de hars, de ratio tussen vezel en hars en de geometrie van de vezels in het composietmateriaal (a+b uit [28]; (c) uit [36])

De versterking: vezels Het meest toegepaste versterkingsmateriaal is de glasvezel. Deze vezels kunnen verwerkt worden als korte vezels, rovings en garen. Deze laatste kunnen verwerkt worden als matten of als weefsels (zowel 2D als 3D). Naast glasvezels, kunnen in composietproducten ook aramide (twaron en kevlar) en koolstofvezel (carbon) toegepast worden (Figuur 5). Momenteel kijkt men ook naar het gebruik van natuurlijke vezels, zoals vlas. Indien er niet één maar verschillende soorten vezels als versterking worden gebruikt, dan spreekt men van een hybrideversterking. De vezels worden voorzien van een sizing, voornamelijk voor het bereiken van een betere hechting tussen vezel en matrix.

-12-

55106189-TOS/NET 10-5245

Het matrix materiaal: Thermoharders en thermoplasten Thermoharders hebben hun naam te danken aan het feit dat ze (veelal onder invloed van de warmte) uitharden. Dit is een onomkeerbaar proces. Voornamelijk worden 3 typen hars toegepast: Polyester-, epoxy- en vinylester-hars; waarbij de eerste twee tot de meest gebruikte harsen behoort (zie ook hoofdstuk 7) 1 . Thermoplasten kunnen ook dienen als matrixmateriaal, maar zijn minder hoogwaardig in eigenschappen. Binnen dit project wordt voornamelijk gekeken naar thermohardende composietmaterialen.

, (b)

(a)

, (c)

,

(d)

(e)

, (f)

Figuur 5

Vezelmaterialen: (a) glas; (b) aramide; (c) koolstof; (d) SEM opname breukvlak vezelmatrix (e) gesneden E-glas[1] en (f) roving-E-glas [1]

1

DSM, als deelnemer in de gebruikersgroep van dit project, levert polyester en vinyelester harsen, welke bij kamer temperatuur uitharden, dit in tegenstelling tot epoxy, welke men niet levert, en welke ook een post-cure behandeling nodig heeft [2]

-13-

55106189-TOS/NET 10-5245

•

Additieven en hulpstoffen worden aan composietmaterialen toegevoegd en hebben veelal als doel het verlagen van de kosten, en of het verbeteren van de producteigenschappen.

•

Versnellers: om harsen versnelt (en gecontroleerd) uit te laten harden, worden versnellers toegevoegd, zoals bijvoorbeeld kobalt- of amine versnellers voor polyesterhars.

•

Oplosmiddelen: om de harsen vloeibaar te houden tijdens het productieproces worden aan de harsen oplosmiddelen toegevoegd (polyester; tot 50%). Dit zijn vluchtig bestanddelen en deze verdwijnen/verdampen (gedeeltelijk) uit de hars.

•

Vertrager of inhibitor: hiermee kan de geltijd van een hars worden verlengd, zonder dat de doorhardingssnelheid noemenswaardig wordt verlaagd. Veel gebruikte vertrager is PTBC (toevoeging in de orde van 0,1% á 0,2% m/m%).

•

Pigmenten: deze geven de hars (en dus het composietproduct) een kleur.

•

Vulstoffen: hierdoor verkleint de krimp, en verminderd de opwarming tijdens het uitharden (productiefase). Hiernaast reduceren vulstoffen veelal ook kosten (ze zijn veelal goedkoper dan een hars). Voorbeelden zijn Aerocell, thixotropiepoeder, kwartszand, kwartsmeel, talk-, aluminium- en granietpoeder, karburandum korrels, Al-hydraad.

•

Kernen: afhankelijk van de toepassing en functie wordt een "kern" materialen toegepast; zoals balsa hout, PS-schuim, hard PVC schuim, PUR schuim of honingraten.

•

Brandvertragers: een diversiteit aan stoffen kan worden ingezet ten behoeve van vlamvertraging. Bij magnesium- en aluminium hydroxides komt tijdens extreme verhitting water vrij, wat voor verdamping veel energie nodig heeft, en dus uit zijn directe omgeving onttrekt. Hiernaast worden ook talk of calcium carbonaat toegevoegd, welke met hun lagere verbrandingswaarde de calorische waarde van het composiet omlaag brengen. Opzwellende of schuimende stoffen kunnen worden toegevoegd, en vormen tijdens brand een thermische barrière tussen verbrande en onverbrande delen. Hiernaast kunnen ook nog gechloreerde of gebromeerde stoffen toegevoegd worden, welke tijdens een brand HCl of HBr vormen, welke een lagere energietoestand kennen, waardoor het vuur dooft.

-14-

2.3

55106189-TOS/NET 10-5245

Productvoorbeelden composietmaterialen

Ter verdere introductie van composietmaterialen, wordt in deze paragraaf kort ingegaan op een aantal artikelvoorbeelden waarin composietmaterialen zijn toegepast. Door de toenemende vraag naar duurzame en onderhoudsarme constructies worden vezelversterkte kunststoffen steeds vaker ingezet als constructiemateriaal voor diverse toepassingen. Deze familie van materialen vormt derhalve steeds meer een alternatief voor staal, hout, aluminium en in sommige gevallen ook voor beton. Onderstaand worden enkele voorbeelden gegeven. Er zijn zeer veel toepassingsgebieden voor composietmaterialen, onder andere in de apparaten en machinebouw, bouw, civiele constructies, transport en maritieme sector. Een belangrijk toepassingsgebied zijn buitentoepassingen, waarbij de bestandheid van composieten tegen zonlicht (UV), vocht en vorst essentieel is. Voorbeelden zijn gevelelementen, windturbinebladen, jachten, zwembaden/glijbanen. Maar ook toepassingen waarbij een chemisch agressief milieu voorkomt (zuur of basisch), zijn kenmerkend voor het inzetgebied van composietmaterialen (bijvoorbeeld buizen en leidingen).

,

,

,

,

, Figuur 6

Voorbeelden van gebruik van composietmaterialen

,

,

-15-

3

55106189-TOS/NET 10-5245

COMPOSIETAFVAL

Afval ontstaat wanneer iets niet meer gebruikt wordt en de bezitter ervan af wil. Door het brede toepassingsgebied (over verschillende branches, zie ook §2.3) van composietmaterialen, komen deze dan ook erg diffuus vrij. In onderstaande paragrafen word ingegaan op: •

het aanwezige productieafval, en de aard hiervan (§ 3.1)

•

Hierna wordt in verder ingegaan op "End of Life" afval (§ 3.2).

In beide paragrafen wordt ingegaan op de verwachte hoeveelheid afval in Nederland en de samenstelling/kenmerken ervan.

3.1

Productie afval

3.1.1

Totale hoeveelheid aan productieafval

Om een inschatting te kunnen maken van de hoeveelheid productieafval in Nederland is gekeken naar de hoeveelheid afgeleverde producten. Volgens VKCN [10] bedroegen deze in 2000, 70 kton, en met een groei van 3,5% per jaar is dit volume toegenomen tot 88 kton in 2005. Van de jaren na 2005 zijn geen cijfers bekend, echter VKCN spreekt van een groei van 4 á 5% voor 2006-2008. De cijfers na 2008 zijn daardoor voor deze studie ingeschat en gebaseerd op de vrij arbitrair opgestelde scenario's: •

S1: pessimistisch; "eerst krimp en daarna enige groei"

•

S2: steady; "zonder veel groei"

•

S3: optimistisch; "veel groei".

De gebruikte groeipercentages uit deze scenario's zijn weergegeven rechtsboven in Figuur 7. Deze figuur geeft op basis van deze scenario's de verwachte hoeveelheid productie afval weer (onderste groene lijnen), hierbij is ervan uitgegaan dat deze 5% (3-8%) bedraagt van de hoeveelheid afgeleverde producten. Dit percentage is niet statistisch onderbouwt, maar volgt wel uit de gesprekken met de gebruikersgroep van dit project. Met deze aanname, ligt de totaal verwachte hoeveelheid productieafval in Nederland tussen de 5 en 6 kton/jaar (indien wordt uitgegaan van 3% productie afval bedraagt dit deel 3 tot 4 kton/jaar en bij 8% productieafval 8 en 10 kton/jaar). ECRC (European Composite Recycling Company) heeft geeft een waarde op van bijna 50 kton/a voor Europa [18], een verdere onderbouwing is niet gegeven (zie ook Figuur 10, pagina 22).

-16-

Figuur 7

55106189-TOS/NET 10-5245

Voorspelling hoeveelheid productieafval, gerelateerd aan voorspelling afgezette composietproducten in Nederland

Als productieafval kunnen voornamelijk worden gedefinieerd: •

overspay

•

snijranden

•

trimmings

•

uitgezaagde stukken

•

wikkelkoppen

•

afkeur.

In het algemeen kan van productieafval gesteld worden dat dit niet of weinig verontreinigd is, en dat koud uitgeharde delen slecht zijn uitgehard en daardoor nog kleverig zijn. De warmgeperste delen zijn schoon. Productieafval wordt nu veelal gestort.

-17-

3.1.2

55106189-TOS/NET 10-5245

Samenstelling en beschikbaarheid: "Productieafval"

De grote veelzijdigheid aan productieprocessen vertaalt zich weer in een verscheidenheid aan productieafval typen. Onderstaande Figuur 8 geeft een kort overzicht van de verschillende productieprocestypen (open en gesloten mal). In Bijlage C, op pagina 72, worden deze productietechnieken nader toegelicht.

(a)

, (b)

(c)

(e) Figuur 8

, (d)

,

,

, (f) Verschillende composietverwerkingstechnieken: (a) sprayup (open mal), vacuüm technologie, (c) RTM, (d) pulltrusie, (e) wikkelen, (f) pre-pregs (SMC/BMC) [28]

-18-

3.1.3

55106189-TOS/NET 10-5245

Productieafval bij de gebruikersgroep

Een aantal deelnemers uit de gebruikersgroep is benaderd om een beter beeld te krijgen van de afvalstromen, uit het composietverwerkingsproces ([1], [2] en [3]). Onderstaande beschrijving is in chronologische volgorde (eerst de grondstoffen (vezels en harsen) en daarna de verwerkingsbedrijven (opmerking, door de samenstelling van de gebruikersgroep, is met name gekeken naar het wikkel (filament winding (Figuur 8 (e)) proces. Productieafval bij de glasvezel productie (PPG) Het glasvezelproductieproces is onderstaand kort beschreven (zie ook Bijlage B, pagina 71); hierna wordt ingegaan op het productieafval wat hierbij ontstaat: •

het grondstofmateriaal (voornamelijk silica-zand, limestone en klei) wordt na een Qcontrole gemixed (dit is een kritisch proces)

•

hierna wordt het in een gasgestookte glasoven (1500 – 1600 °C) omgezet in glas

•

dit vloeibaar glas wordt in de spinnerij-afdeling verticaal door een platina doornplaat geduwd/getrokken, waardoor oneindig lange glasvezels ontstaan (filamenten). De diameter worden bepaald door de doorndiameter en treksnelheid

•

tijdens het trekken/strekken van de filamenten worden deze met water afgekoeld en wordt sizing materiaal rollend op de individuele filamenten aangebracht

•

hierna worden de filamenten samengevoegd tot een draad, welke wordt opgewikkeld

•

tijdens de nabewerking kan ervoor gekozen worden de vezels te versnijden.

10% van de E-glasproductie van PPG Hoogezand wordt niet omgezet tot het beoogde eindproduct. Dit is veelal het eerste glas tijdens het opstarten van het proces, wat niet voldoet aan de kwaliteitseisen, hierdoor wordt het afgedankt. Hiervan wordt in de spinnerij 3-6% teruggeleverd als puur glas aan de glasoven. De overige 4-7%, komen voor een deel vrij in de spinnerij, en tijdens het nabewerkingproces. Een gedeelte van dit materiaal wordt verkocht en het overige gestort 2 , de verhouding hiervan is niet geheel bekend. Op de stortplaats wordt het als een “nuttige” toepassing in een drainage laag gebruikt. PPG [1]. heeft in het verleden ook gekeken naar toepassingen en verwerkingstechnieken voor het vezelmateriaal, maar heeft hierbij geen geschikte oplossingsroute gevonden. Men gaf aan dat deze onderzoeken allemaal lang geleden zijn uitgevoerd, en dat de resultaten niet meer terug te traceren zijn binnen het bedrijf. Men heeft in ieder geval gekeken naar de volgende routes: Opnemen in asfalt, Valcor (Frankrijk), ERCOM.

2

Storten van het glasvezel materiaal houdt hier in dat wordt ingezet als onderliggende drainage laag op de vuilstortplaats.

-19-

55106189-TOS/NET 10-5245

Productieafval bij de productie van harsen (DSM) DSM heeft nagenoeg geen productieafvalstoffen. De harsen hebben namelijk een relatief lange houdbaarheidsdatum van 3 tot 6 maanden. Hierdoor hebben klanten van DSM veelal niet te maken met harsen die over de houdbaarheidsdatum heen gaan, dit omdat aanschaf van harsen toch een economische investering betreft, waar bedrijven zuinig mee omgaan. DSM heeft daarentegen zelf wel eens harsen die over de houdbaarheidsdatum heen gaan, echter dit betekent niet direct dat ze daardoor afgedankt worden. Harsen zijn nog te gebruiken als "B-keus hars", waar samenstelling en eigenschappen minder kritisch komen en waar altijd wel een markt voor is (e.g. polymeer beton). Productieafval lijkt een minder grote rol te spelen bij DSM. Productieafval bij Filament winding (wikkelen) Ameron en Futurepipe zijn beide deelnemers aan de gebruikersgroep en produceren met name Epoxy leidingsystemen3. Afhankelijk van over welk jaar gekeken wordt, kan gesteld worden dat men ieder een hoeveelheid productieafval kent van 200-600 ton/jaar [4], [3]. Hierbij bestaat de GVK stroom uit grof weg 75% glasroving, en 25% hars-/hardermengsel. FPI geeft aan dat de totale hoeveelheid afgevoerd glasroving en hars-/hardermengsel elk ongeveer 12% zijn van de totale aanvoer van deze grondstoffen [4]. Bij de productie van leidingsystemen worden continue vezels (rovings) om een matrijs (mandrel of kern) gewikkeld (zie ook Figuur 8 (e)). De matrijs wordt hierbij in een machine om de langsas geroteerd. Continue vezels worden van rollen getrokken en met hars geïmpregneerd. Vervolgens worden ze naar de roterende matrijs geleid en eromheen gewikkeld. Door de wikkelhoek te wijzigen, zijn de sterkte en de stijfheid gericht te sturen. Wanneer de hars voldoende is uitgehard, wordt de matrijs verwijderd [11]. Tijdens het productieproces ontstaan verschillende soorten afval, namelijk: "productie reststukken", "GRE schuursel" en "testbuizen/scrap" [3]:

3

Ameron heeft in het verleden gekeken naar de mogelijkheden van recycling, maar omdat het verkleinen technisch niet mogelijk bleek, en omdat men geen toepassingen had voor het verkleinde materiaal, is men gestopt met deze zoektocht. Men heeft toen ervoor gekozen het productie afval naar een stortplaats te brengen. Ameron produceert geen dubbelwandige systemen, waardoor het recycled materiaal niet opgenomen kan worden in zo een dubbelwandig systeem

-20-

55106189-TOS/NET 10-5245

Productie reststukken; dit zijn buisstukken en hars: •

buisstukken: dit afval ontstaat aan de beide buisuiteinden; omdat deze niet voldoende maatvast geproduceerd kunnen worden en dus maatspecifiek worden afgezaagd (6 of 12 meter buislengte). Hierna wordt dit afval gestort op stortplaats. De afmetingen van deze buisstukken variëren per type buis o van 1 mm wanddikte, tot wanddiktes van 10mm, en o diameters variërend van 1 inch tot 40 inch buisdiameters o de lengte van de afgezaagde buisstukken kan oplopen tot een ½ meter.

•

hars: verder wordt deze afval stroom vermengd met productieafval Epoxy hars. Deze hars is afkomstig van weglekkende hars (welke wordt opgevangen in stalen emmers) en uitgeharde "harsplaten", welke worden dubbelgevouwen en ook afgevoerd in dezelfde container, samen met de buisstukken.

, Figuur 9

Productieafval: buisstukken [4]

GRE-schuursel •

Dit afval ontstaat aan de beide buisuiteinden; omdat hier de wanddikte naar een definitieve eindmaat geslepen wordt.

•

Hiernaast ontstaat ook GRE-schuursel bij het frezen van een groef met een bepaalde spoed, ten behoeve van schroefverbindingen van twee buizen.

-21-

55106189-TOS/NET 10-5245

Testbuizen en scrap (afkeurbuizen); kleine hoeveelheid (niet gedefinieerd) Voor sommige buistypen worden testbuizen geproduceerd, waarbij op klantspecificatie wordt getest (lekdichtheidstest: destructief en niet-destructief). Indien de buizen getest zijn boven een bepaalde testdruk, kunnen deze niet meer functioneel worden ingezet, en worden afgedankt. Deze hoeveelheid aan buizen is niet groot. Ook het aantal afkeurbuizen is laag, omdat buizen met een te dunne wanddikte altijd nog in een lagere drukklasse verkocht kunnen worden, waardoor er weinig afkeur buizen zijn. Nieuwe ontwikkelingen in ontwerpen van buizen zijn bijvoorbeeld het aanbrengen van een stalen band, zodoende met beperkte wanddikte toch een hoge druk te kunnen weerstaan. In de recycling vergt dit aanpassingen aan de toch al gecompliceerde technology voor recycling [3].

3.2

"End-of-Life"-afval

3.2.1

Totale hoeveelheid aan End of Life afval

Het inschatten van de hoeveelheid afval is aan verschillende variabelen onderhevig, zoals de verwachte levensduur van de verschillende producten. De literatuur geeft de volgende productleeftijden aan: •

bouw, polymeerbeton, kunstmarmer, silo's, boten: 40 jaar [32]

•

transport, automotive: 20 jaar [32]

•

knopen, reparatieplamuren, sportartikelen: 5 jaar [32]

•

windturbinewiek: 10-20 jaar.[57].

Het is tijdens de uitvoering van deze studie niet duidelijk geworden wat de verschillende marktaandelen zijn, van deze bovengenoemde producten. Echter, wel is gebleken dat naast de door de "Nederlandse composietindustrie" op de markt gebrachte producten, natuurlijk ook producten geïmporteerd worden, waarin composietmaterialen zijn opgenomen. Hierdoor neemt, naar verwacht, de hoeveelheid EoL afval sterker toe dan de productieafval stroom. De literatuur maakt melding van een verwachte hoeveelheid EoL afval van 300 kton in 2015 (in Europa)4, zie ook Figuur 10. Op basis van deze getallen kan gesteld worden dat deze voor de Nederlandse situatie uitkomt op ongeveer 36-60 kton in 2015 uitkomt, zie ook

4

Bijvoorbeeld wordt voor windturbinebladen gemeld: 200 bladen in 2007, en in 2022 1.200 bladen (in Europa) [23]

-22-

55106189-TOS/NET 10-5245

onderstaande Tabel 15. De trend lijkt duidelijk, een stijgende hoeveelheid composietafval lijkt te verwachten. Belangrijk hierbij is dat de oorsprong van het EoL-afval uit een grote diversiteit van producten ontstaat. Daarnaast zijn composietmaterialen veelal compleet geïntegreerd in een product, waardoor deze bij afdanking van het product niet als monostromen vrijkomen. Dit wordt beschreven in de volgende paragraaf. Tabel 1

Hoeveelheden productie afval en EoL afval

Productieafval kton / jaar kton / jaar Nederland 6 10 Europa 50 50 End of lfe waste  Nederland  36 60 Europa 300 300

, (b)

(a)

(c)

, (d)

Figuur 10 Trend composietafval (a) west Europa [32], (b) West Europa [18] en (c) verwachte hoeveelheid windturbinebladen wereldwijd [33], (d) EoL-windturbine blad [12]

5

Ruwe

schatting, uitgangspunt hierbij is dat de hoeveelheid productieafval in Nederland ongeveer 20% bedraagt van de

Europese hoeveelheid (§3.1.1), Het volume afval EoL in Nederland is als volgt berekend: 10% tot 20% * 300kton/Europa=.30-60 kton / Nederland

-23-

3.2.2

55106189-TOS/NET 10-5245

Samenstelling, beschikbaarheid en wetgeving: "End of Life afval"

Kenmerkend voor EoL-afval is dat het veelal verontreinigd is (gelakt, roest, vuil, olie, chemicaliën etc.) en dat de vorm en grootte ervan vrijwel ongedefinieerd zijn. Verontreinigingen zijn veelal opgelopen gedurende de gebruiksfase, en zijn hierdoor dus ook functie specifiek. Hiernaast is het materiaal dus dikwijls geïntegreerd in een product en wordt het hiermee ook mét het product afgedankt. Ook zijn andere materialen in het composietmateriaal opgenomen, zoals "metal inserts". De te verwachte vezelgehaltes variëren tussen (0) 10 en 80% (Figuur 11). Figuur 12 geeft een aantal voorbeelden van EoL-afvalstromen van composietmateriaal. In tegenstelling tot het productieafval, is deze EoL-stroom niet meer reactief (inert).

glas s fiber c ontent 90 80

glass fiber (wt%)

70 60 50 40 30 20 10

p la y in g,

en

ro v

in g ra y

r, w ov

sp

-u

-u p

) (R te es ol y P

P

ol ye

st

er

la k d, f

/l ay

R IM

R IM la ss g ed

d il le ol y

ur et

ha n

ha n re t P

ol yu P

er s

fib

r, p te es

P

e, m

ol y

xy po E

(R

d

nd

ul tru de

tw en

fil am

B er st

ol ye

ou

tio

n

io n M C

,i nj ec

pr es s

om ,c

te ol y

es

st P

P

rB

S er

S er ol ye

st P

ol ye P

M C

M C

M C

,c

,c

om

om

pr es

pr es io n

io n

)

0

Figuur 11 Vezelgehalte in verschillende producten (varieert van ongeveer 12 tot 80%)

-24-

55106189-TOS/NET 10-5245

Figuur 12 Voorbeelden van EoL-afval: windturbinebladen, automotive onderdelen met bijvoorbeeld metal inserts, zaagafval (mangaten silovaten), Pultrusie profielen en tanks [12], doorsnede windturbineblad [57], [27]

De wijze waarop het EoL-materiaal vrijkomt na afdanking kan voor een deel gestuurd worden door wet- en regelgeving. Op dit moment bestaat er geen focus of wetgeving voor collectie en recycling voor specifiek composietmaterialen. De wet voorziet wél in collectie en recycling targets6 voor bepaalde productstromen, waar eventueel composietmaterialen in verwerkt zijn. Een goed voorbeeld hiervan is de automotive sector welke een targets kent via de Directive 2000/53/EC (de "ELV Directive"). Indien composietmaterialen in een automobiel zijn toegepast, vallen deze daarmee dan ook binnen deze wetgeving en moeten ze worden ingezameld en hergebruikt. Zo geldt dit ook voor de WEEE directive (2002/96/EC) en bijvoorbeeld de "waste framework directive"

-25-

55106189-TOS/NET 10-5245

(75/422 EEC). Indien producten (bijvoorbeeld auto's, elektrische apparaten) binnen een bepaalde wetgeving vallen, en hierdoor dus een bepaalde recyclingtarget hebben, kan hiermee in de ontwerpfase rekening gehouden worden. Andere wet en regelgeving is [19]: •

council directive 99/31/EC on landfill waste

•

council directive 2000/76/EC on incineration of waste

•

priority wastes, directive 2000/53/EC on end-of-life vehicles

•

waste Framework directive 75/442/EEC

•

list of Waste (LoW) 94/3/EG

•

hazardous Waste, directive 91/689/EEC

•

list of Hazardous Waste, directive 94/904/EEC

•

harmonisation of waste reduction programs, directive 92/112/EEC

•

shipment of waste, directive 120/97/EC

•

municipal waste incineration, directive 89/369/EEC and 89/429/EEC

•

harmonisation list of waste, com.dec.2000/532/EC.

Hiernaast zijn er ook nog verschillende standaarden in voorbereiding [19] en zijn NGO's (als Greenpeace) actief om recycling op de kaart te zetten7. Met name op gebieden waar de combinatie van een "product-recyclingtarget" en "het veelvuldig gebruik van composietmaterialen" van toepassing is, worden door de markt initiatieven opgestart om iets te doen aan het recyclingvraagstuk van dit materiaal. Gesteld kan worden dat door de diffuse verschijningsvorm van composietmaterialen collectie per producttype, of per branche georganiseerd wordt en moet worden.

6

Recycling targets: ELV 95% van de auto moet worden hergebruikt in 2015, WEEE van 70-85%, wasteframe directive hanteert targets voor hergebruik van 50% voor huishoudelijk afval en 75% voor constructie-afval

7

Wet- en regelgeving in voorbereiding [19]; 6th Environmental Action Program, com(2001)31; Priority waste, prop. directive waste E&E equipment; Priority waste, prop. directive on Building and Demolition waste; Green paper in integrated product policy, com(2001)687; White paper on the “future chemicals policy”, com(2001)88; White paper on environmental liability, com(2000)66final; Protection of environment by criminal law, com(2001)139; European commission’s waste management strategy; The competitiveness of the recycling industries, com(1998)463

-26-

4

55106189-TOS/NET 10-5245

RECYCLING VAN COMPOSIETMATERIALEN

Uit de interviews met de gebruikersgroep is gebleken dat op dit moment in ieder geval veel van het productieafval belandt op een stortplaats. Redenen van het niet recyclen van het productieafval zijn: • Geen wet & regelgeving: voor een gereguleerde aanpak van deze afvalproblematiek • Geringe hoeveelheid hoeveelheden vrij.

productieafval:

productieafval

komt

niet

in

hele

grote

• Geen vragen naar recyclaat vanuit de markt: geen grote afnemer van composiet recyclaat materiaal. • Technische alternatieven: niet bekend wat de alternatieven zijn voor storten • Economie onduidelijk: de business case voor producenten van een alternatieve route is niet positief (terwijl afvoer en storttarieven liggen toch op zo'n 200-250 EUR/ton (2010)) • Risico: risico wat men neemt bij inzet recyclaat (kan de productgarantie nog steeds worden afgegeven, wat is het gedrag op langere termijn). De recycling van EoL-composietafval kent ook enkele barrières: •

Verantwoordelijkheid: wie is er verantwoordelijk voor het EoL-afval (als dit niet door de wet gedekt wordt)

•

Beschikbaarheid: het materiaal vormt geen monostroom, maar zit "verpakt" in vele producten. Er is op dit moment geen logistiek inzamelsysteem beschikbaar.

•

Herkenbaarheid van materiaaltypes is niet duidelijk

•

Recyclingtechnologie: ontbrekende of onbekende industriële recyclingtechnologie (Mechanisch, chemisch of thermisch)

•

Toepassingsgebieden zijn beperkt en te vinden in niche markten (of in de cementindustrie). Opname van het recyclaat materiaal geeft onduidelijkheden in toekomstig gedrag van de producten, waarin het recyclaat is opgenomen.

•

Lage prijs virgin vezels: De prijs van virgin vezels staat erg onder druk, wat voor recycling de businesscase lastiger maakt (zie ook Bijlage E "Anti dumping EuCIA").

Collectie van het EoL-composietmateriaal is natuurlijk afhankelijk van het product waarin het is verwerkt, en de eventueel hier bijbehorende bestaande inzamellogistiek (automotive, E&E). Composiet materiaal kan op twee manieren gerecycled worden. Lange/continue vezels van het startmateriaal kunnen door het recyclingproces worden omgezet naar kortere vezels, met dus lagere eigenschappen: ‘downgrading’. Hiernaast kunnen de vezels en matrix separaat van elkaar gerecycleerd worden, middels pyrolyse van de matrix (energy recuperatie); en recyclage van de vezels.

-27-

55106189-TOS/NET 10-5245

Onderstaand zijn een aantal recyclingsinitiatieven (huidige en uit het verleden) uitgewerkt, in de opklimmende volgorde volgens de ladder van Lansink (zie onderstaande Figuur 13). Daarbij is de volgende onderverdeling gemaakt: •

Thermische verwerking (§4.2)

•

Chemische verwerking (§4.3)

•

Mechanische recycling (§4.4).

Alvorens ingegaan wordt op bovenstaande drie verwerkingsroutes, wordt ingegaan op verkleiningstechnieken (§4.1), daar deze veelal gewenst zijn voor de beschreven verwerkingsroutes. In Nederland is het aantal gevonden initiatieven zeer beperkt, vandaar dat binnen de grenzen van Europa is gezocht naar initiatieven voor recycling van composietmaterialen. Hier blijkt dat er veel kleinschalige initiatieven zijn, echter om composietrecycling goed van de grond te krijgen lijken grootschaligere initiatieven nodig [32]. Diverse branchegerichte inzamelinitiatieven zijn gevonden, zoals [36]: •

de European Composite Recycling Company 8 , inzamellogistiek en verwerking (onder andere bij MCR Innoplast) welke voor de automotive sector actief is. Voor andere sectoren is niet direct eenzelfde inzamellogistiek (systeem) specifiek voor composietmaterialen aangetroffen

•

ReFiber (Dk), pyrolyse van o.a. glasvezels en hergebruik, zie §4.3

•

ERCOM (D): recycling van composietmaterialen (§4.4)

•

MCR: Innoplast: vermalen en hergebruiken van SMC automobiel, status onbekend

•

Recycled Carbon Fibre Ltd: pyrolyse van CFRP tot “Green Carbon fibre” producten, richt zich met name op koolstof-vezel recycling

•

Fiberline-Zajons-Holcim

overeenkomst:

Zajons

vermaalt

glasvezelcomposiet

van

Fiberline en Holcim gebruikt het in cementoven (energie uit polyester, glasvezel als grondstof cement) •

WIPAG (D), verwerking van composiet materialen, voor automotive industrie [66].

•

YF international B(NL) en Apply Carbon (F): collectie van afval, pyrolyse en verkoop als vulstof voor bv. BMC, voornamelijk koolstof vezel.

8

De European Composites Recycling Services Company (ECRC) is opgericht in 2003 (Betrokken partijen bij ECRC zijn onder andere: Inoplast, MCI (vroeger Menzolit-Fibron), Owens Corning, Vetrotex, Johns Maniville, Reichhold, DSM, Polynt (vroeger Lonza) en de European Composites Industry Association (EuCIA)) en zij heeft als missie het leveren van een kosteneffectieve recyclingoplossing, waardoor de composietindustrie (voornamelijk als toeleveranciers aan de automotive sector) kan voldoen aan haar milieu verantwoordelijkheden ("de ELV directive") [34]. Hiernaast kijkt men echter ook naar andere markten, waarbij gedacht kan worden aan EoL-boten of windturbinebladen, welke een compleet andere aanpak vergen dan de relatief kleinere onderdelen afkomstig uit bijvoorbeeld autowrakken of elektrische apparaten

-28-

55106189-TOS/NET 10-5245

, (b)

(a)

Figuur 13 (a) overzicht recycling van composiet materialen; (b) Ladder van Lansink

4.1

Materiaal verkleining

Door de projectgebruikersgroep is aangegeven dat materiaalverkleining als problematisch gezien wordt. Deze paragraaf gaat in op de mogelijkheden van materiaalverkleining. Afhankelijk van de afmetingen van origineel en te verkleinen product, moet het materiaal voorverkleint worden. Gangbaar, maar bewerkelijk is hierbij een slijptol of schrootschaar (zie ook Figuur 15). Een voorverkleining reduceert het stortgewicht naar 0,35 t/m3 [57]. Figuur 14 toont collectie EoL composiet afval, na verkleining, middels handpicking.

Figuur 14 Collectie van composiet materialen middels "handpicking"[39]

-29-

55106189-TOS/NET 10-5245

, Figuur 15

EoL windturbine blad, voorverkleining met een schrootschaars

Na deze eerste voorverkleiningsstap, of indien gestart wordt met een kleiner afvalproduct, volgt een tweede en eventueel ook een derde verkleiningsstap. Zoals Figuur 16 laat zien, zijn hiervoor een rotary shear verkleiner, gecombineerd met een hamermolen goed geschikt. De eerste werkt voornamelijk op basis van afschuiving en snijden, en de hamermolen werkt voornamelijk op kinetische impact van de hamers, waardoor meer verkleint wordt tot daadwerkelijke vezels en/of poeder (afhankelijk van het gekozen zeefdek in de installatie). Figuur 17 en Figuur 18 laten verschillende vezelfracties zien.

(a)

Figuur 16

, (b)

Twee typen shredders, welke afhankelijk van het input materiaal gecombineerd kunnen worden voor een succesvolle verkleining van het Composiet materiaal; (a) rotary shear en (b) hamermolen voor composiet materiaal verkleining ontwikkelde hamermolen van HEBO [14], [12]

-30-

Figuur 17

55106189-TOS/NET 10-5245

(a..d) Middels rotary shear verkleinde composiet materialen. [14], [12]

,

Figuur 18

Vezelgrootte, uit de hamermolen shredder (HEBO)

-31-

4.2

55106189-TOS/NET 10-5245

Thermische verwerking

In deze paragraaf worden twee varianten behandeld, namelijk thermische verwerking in een afvalverbrandingsoven (AVI), en van opwerking van composietafval in de cementindustrie. Onderstaande tabel geeft een overzicht van de poorttarieven voor verwerkingsprocessen. Hierbij zijn ook het storten, Cementroute (§4.2) en pyrolyse (§4.3) weergegeven. Tabel 2

Poorttarieven voor verwerking [EUR/ton]

Technologie

[EUR/ton]

Bron

Storten

150

[52]

Verbranden Cementroute Pyrolyse

9

[53]

10

60-80

[24]

11

[54]

80-90 150

Boven op de boven genoemde kosten komen nog kosten voor bijvoorbeeld transport, verkleinen, en inzameling. Deze zijn niet verder meegenomen. Thermische verwerking in een AVI De voordelen van verwerking in een AVI (AfvalVerbrandingsInstallatie) zijn dat een relatief eenvoudige voorbereiding dient te worden uitgevoerd (afmeting 1x1 meter [38]; 1,5 meter [61]) en dat de energie-inhoud van de harsen is teruggewonnen (zie ook Figuur 19), bij een temperatuur van 850°C [61]. Een ander voordeel is dat AVI's "ruim" voorhanden zijn. De nadelen zijn dat tot 75% van het afval achterblijft in het as of slakken en dat de glasvezels normaal gesproken niet gerecycled worden [38]. Glasvezelversterkt polyester en epoxyonderdelen bevatten namelijk meestal 50 – 75% glasvezels, wat geen bijdrage levert aan de energieterugwinning. Slakken uit huishoudelijk afval bevatten doorgaans zware metalen en zijn hierdoor in hun toepassingsmogelijkheden beperkt. Wanneer EoL-composietmaterialen worden verwerkt in AVI's, wordt het glasvezelmateriaal vermengd met de verontreinigde slakken uit huishoudelijk afval verbranding [27].

9

De optie Verbranden van een brandstof 10 – 11 [MJ/kg] kost ongeveer 80 [EUR/ton]. Energiewaardes daarboven (e.g. 13-14

[MJ/kg)) of daar onder (e.g. 8 [MJ/kg]) verhogen het verbrandingstarief richting de 90 [EUR/ton] 10

Verwerking in de cementindustrie: 8 MJ/kg recyclaat kost ongeveer 80 EUR/ton, 16 MJ/kg recyclaat kost ongeveer 60 EUR /

ton, zie ook 4.2, Thermische verwerking in een cementoven 11

ReFiber: "not in operation", Oktober 2010 [54]; exclusief transport naar Noord Denemaken

-32-

55106189-TOS/NET 10-5245

Indien assen en slakken voldoen aan het bouwbesluit mogen deze worden toegepast als nuttige toepassing van funderingslaag van wegen [29] [30], zie ook onderstaande

-33-

55106189-TOS/NET 10-5245

Tabel 3.

Figuur 19 Calorische waarden overzicht (GRP=Glassfibre Reinforced Polymer) [38]

De calorische waarde van de composietmaterialen wordt dus verkregen uit het verbranden van de thermohardende polymeren. Harsen hebben een calorische waarde van 30 MJ/kg [40]. De vezels hebben een negatieve calorische bijdrage (gering), door de CP waarde (de vezels nemen tijdens het verbrandingsproces energie op, benodigd voor opwarming (0,001 MJ/kg voor glasvezel). Uitgaande van een vezelgehalte van 60%, kan dus berekend worden dat de calorische waarde op ongeveer 12 MJ/kg zal liggen. Opgemerkt hierbij dient te worden dat sommige vulmaterialen zelfs geproduceerd zijn om de energie te absorberen, zoals aluminium hydroxides (zie ook §2.2; "brandvertragers"), welke ongeveer 0,1 MJ/Kg absorberen bij verhitting [40]. Ameron heeft in samenwerking met AVR de calorische waarde vastgesteld op 8 MJ/kg [8]. Volgens AVR is verbranding hierdoor mogelijk. Er moet echter wel geld bij (zie ook Tabel 2, pagina 31), vanwege ongewenste slakvorming [8]. Met deze waarde is ook gerekend in de energieberekening in hoofdstuk 5.

-34-

Tabel 3

55106189-TOS/NET 10-5245

Toepassingsmogelijkheden as residuen AVI [29]

Afval

Eind product

Opmerkingen

Bodem as

Wegenbouw - asfalt - wegophoging

• toepassing in cement

Stortplaats afdekking

• Eisen voor het ruwe materiaal worden gecategoriseerd naar peamerbiliteit en of deeltjesgrote verdeling

Bouw en constructie

• Lichtgewicht toeslagmateriaal constructie toepassingen en in grijpende (beton) blokken

Ferro fractie

Metaalverwerkende industrie

• Ferro fractie metaalsmelter

Vliegas

Civiele constructies

• Asfalt vulstof

• grote delen toegepast als vulstof voor asfalt • granulaat materiaal

gerecycled

bij

voor elkaar een

• Toplaag voor stortplaatsen • Beton toepassingen, maar vereist voorbehandeling in verband met hoge Cl concentratie APC residue

Civiele constructies

• Potentie voor toepassing als betonmengsel "grout" in kolen mijnen

Thermische verwerking in een cementoven De organisaties EuPC (European Plastics Converters), EuCIA (European Composites Industry Association) en de ECRC (Green Label) claimen dat met verwerking in de cementoven een hoge mate van hergebruik en nuttige toepassing behaald wordt. Zonder deze cementroute, zo geeft men aan, is er geen mogelijkheid te voldoen aan de wetgeving, zoals WEEE en ELV. Deze claim is opgenomen in Bijlage D. Gedurende dit project is meerdere malen contact gezocht met ECRC, met het verzoek voor meer onderbouwende informatie voor deze claim, echter tot op heden is hierover geen aanvullende informatie verstrekt door ECRC [58]. ENCI [24] geeft desgevraagd aan dat men op dit moment nog geen ervaring heeft met verwerking van composietmaterialen. Men geeft aan dat normale bedrijfsvoering van de cementoven wordt uitgevoerd op brandstoffen met een verbrandingswaarde van 20 GJ/ton (Verwerkingstemperatuur > 2.000°C [61]). Composiet materialen hebben een lagere verbrandingswaarde (bijv. 8 GJ/ton glasvezel buizen [8] of 16 GJ/ton [61] voor windturbinebladen), waardoor de cementoven hoogcalorische brandstoffen (ENCI koopt

-35-

55106189-TOS/NET 10-5245

hiervoor voornamelijk Cokes en Bruinkool in) moet inkopen/toevoegen om op 20 GJ/ton uit te komen [24]. Het aanleveren van "kleine hoeveelheden" is geen probleem voor de cementindustrie. Verwerkingskosten worden geschat op minder dan 60-80 EUR/ton [24], en men geeft aan dat de bij aanlevering de composietmaterialen reeds vermalen moeten zijn, tot de grootte van "chocoladevlokken" (< 5 cm [61], 50x50 mm [21], [59] (zie ook onderstaande figuur). Navraag bij voormalig voorzitter van de ECRC [59] leert dat de stroom voor de cementroute veelal het materiaal ook ontdaan moet zijn van stof, en aangeleverd moet worden in hoeveelheden van 10 tot 20 ton / dag.

, Figuur 20 (a) 50x50 mm pallets zijn nodig voor cement industrie; (b) cement oven [21]] Bij verwerking in de cementroute, wordt de calorische energie van de thermoharder benut in de cementoven, terwijl de inerte glasvezel hierbij dient als compatibele stof met het cement. Hierbij kan, volgens ECRC met de volgende verdeling gerekend worden: •

25-35% thermoharder hars -> Energie terugwinning voor cementproductie

•

25-45% glasvezel -> grondstof voor cementproductie

•

20-50% inert vulstof Al(OH)3/CaCO3 -> grondstof voor cementproductie.

Een SMC/BMC-afvalstroom komt hiermee op 30% energy terugwinning en 70% grondstof voor de productie van cement. Quantor meldt dat het Boron, aanwezig op de glasvezel, een negatief effect heeft op de uitharding van het cement [32]. Hiernaast mag geen PVC aanwezig zijn, daar dit het cementproductieproces verstoort (dichtslippen van warmtewisselaar) [24].

-36-

4.3

55106189-TOS/NET 10-5245

Chemische verwerking

In de literatuur zijn twee routes gevonden voor chemische recycling. Hierbij wordt pyrolyse (back to feedstock middels depolymerisatie) aangehaald, maar ook Solvolyse (Hydrolyse, Glycolyse en Aminolyse) [32]. In dit hoofdstuk wordt alleen ingegaan op pyrolyse (welke op dit moment ook commercieel wordt aangeboden door bijvoorbeeld ReFiber (Dk) en Recycled Carbon Fibre Ltd. (UK). ReFiber richt zich meer op de windturbine-industrie, terwijl Recycled Carbon Fibre (voorheen "Milled Carbon") zich meer richt op EoL-vliegtuigdelen. Solvolyse is nog een onderzoeksgebied, wat op dit moment nog niet op commerciële schaal beschikbaar is en derhalve ook niet nader wordt toegelicht. Thermische verwerking in een pyrolyse / vergassingsinstallatie Thermische verwerking in een pyrolyse / vergassingsinstallatie kent als voordelen dat een zeer homogeen eindproduct ontstaat en dat, net als bij de thermische verwerking in een verbrandingsoven, de energie-inhoud van de harsen wordt teruggewonnen. Nadelen van het pyrolyseproces zijn dat de kosten van een verwarmingsinstallatie hoog zijn, en dat het materiaal vrij fijn moet worden vermalen (vezels), wat veel energie kost. Glasvezels verliezen bij dit proces een groter deel van hun sterkte dan koolstofvezels (50% ten opzichte van slechts 5%). Glasvezels kunnen hierdoor nog worden gebruikt in toepassingen zoals vezelversterking in lijm, verf of beton. Koolstofvezels kunnen worden gebruikt voor de versterking van "laag risico" composietmaterialen. De energie, die wordt geoogst uit polymeren, kan gebruikt worden om elektriciteit op te wekken [40].

Figuur 21 Virgin glasvezel, ten opzicht van "recovered" glasvezel [41]

-37-

55106189-TOS/NET 10-5245

Figuur 22 SEM-opname van gerecupereerde glasvezel [41]

ReFiber uit Denemarken is een commercieel bedrijf en richt zich op recycling van composietmaterialen middels het pyrolyse proces. Hierbij gaat met name aandacht uit naar verwerking van EoL windturbine bladen. Onderstaande Figuur 23 toont het pyrolyseproces. De volgende stappen worden hierbij doorlopen (verwerking van een EoL windturbine blad): •

In-situ verkleining naar "containerformaat"-delen, met een hydraulische schaar of gelijkwaardig

•

aangekomen in bij de ReFiber verwerkingsinstallatie wordt het composietmateriaal verkleind tot handgrote delen

•

het materiaal wordt hierna via een continu-invoersysteem gevoed aan een zuurstofvrije, draaitrommeloven met een temperatuur van 500 °C. Het organische deel (hars) wordt hierbij gepyrolyseerd tot een synthetisch gas

•

het gas wordt gebruikt voor opwekking van elektriciteit en / of verwarming van de ovens

•

in een tweede draaitrommeloven wordt het glasvezelmateriaal "gereinigd", mede door reactie met de omgevingslucht (en zuurstof hierin)

•

magneten en andere conventionele technieken verwijderen de metalen

•

het stof is verwijderd van het schone, overgebleven glasvezelmateriaal

•

het glasvezelmateriaal wordt gemixed met een kleine hoeveelheid polypropylene vezels en wordt hierna door een 3e oven geleid, waar het PP "om" de vezels heen smelt en zodoende zorgt voor een stabiele thermoplastische buitenlaag.

-38-

55106189-TOS/NET 10-5245

In Reinforced Plastics [33] wordt gemeld dat de ReFibere technologie niet kon concurreren met de "goedkopere" route van storten. In het artikel wordt hiermee aangegeven dat het moeilijk is om aan het afval te komen. Refiber hanteert een poorttarief van 150 EUR/ton (zie ook Tabel 2, op pagina 31), maar is op dit moment dus niet operationeel. Men geeft aan dat men afwacht op gunstigere economische omstandigheden, alvorens men weer op start. In Bijlage F is een energiebalans van dit proces opgenomen.

Figuur 23 Pyrolyse van EoL composiet materialen [27]

Diverse technieken zijn nog in ontwikkeling, waarbij middels gespecialiseerde pyrolyseprocessen de kunststoffen worden afgebroken, waarna de ontledingsproducten worden

-39-

55106189-TOS/NET 10-5245

gebruikt voor het maken van “bio”-diesel of grondstoffen voor kunststoffen (thermische depolymerisatie) [47], [48], [49], [50], [51]. Deze projecten zitten nog in de demofase maar hier kunnen wellicht tot bruikbare technieken doorontwikkeld worden.

4.4

Mechanische recycling

Mechanische verwerking middels vermalen en dan het recyclaat opnieuw toepassen in een product, kent diverse voor- en nadelen [38]. De voordelen zijn dat een groot deel van de treksterkte van de glasvezel behouden kan blijven. Nadelen zijn dat het eindproduct een lage economische waarde kan kennen, en een mix kan vormen van verschillende materialen, zoals glasvezel, koolstofvezel, polyester, epoxy, balsahout, pvc schuim, PUR-schuim et cetera. Daarnaast wordt ook de verkleining door de gebruikersgroep als probleem gezien. Handmatig doorslijpen is een veelgehoorde oplossing. Hiernaast zijn de glasvezels nog steeds omhuld door een laag polyester of epoxy, wat een goede hechting in een nieuwe matrix in de weg staat. Het eindproduct kan daarnaast, in sommige gevallen een polymerisatiereactie starten (onuitgehard productieafval; of metaalversnellers in EoL-afval), wat resulteert in een ongecontroleerde uitharding van nieuwe producten, waarin het recyclaat is opgenomen. Volgens interim manager van ECRC is er voor "Composite Fibre" parts een markt van ongeveer 100-300 ton / jaar in Europa [59]. Leden van de gebruikersgroep geven aan dat het verkleinen een probleem kan vormen. Hierbij komt veel handmatig (doorslijp)werk aan te pas. Verkleining van het composietmateriaal resulteert in een vezellengte afname. Recyclaat kan hierdoor alleen worden verwerkt in productieprocessen welke zijn ontworpen voor verwerking van vezels met een korte lengte, zoals SMC, BMC handlamineren, pre-preglamineren, vacuum injectie, RTM, zie ook onderstaande figuur. Indien het composietmateriaal vermalen wordt tot poederafmetingen, concurreert men in een vulstoffenmarkt, waarin alreeds andere goedkope materialen elkaar beconcurreren [38].

-40-

55106189-TOS/NET 10-5245

TH E R M O P L A S TIC S (4 - 8 m m ) (M e c e le c ) TH E R M O P L A S TIC S (0 , 2 5 - 2 0 (R a p ra 1 9 9 4 )) TH E R M O P L A S TIC S (< 1 0 (L a n k h o rs t 2 0 0 3 )) S P R A Y U P (1 8 ± ? (2 0 0 3 , P la s t ic o n )) S M C (2 0 -3 0 ) (N R K 1 9 9 9 ) S M C (0 , 2 5 - 6 m m (R a p ra 1 9 9 4 )) P R E S S M A S S (3 - 6 0 (2 0 0 3 , V o s s c h e m ie )) G L A S S M A TTS (5 0 ± ? (2 0 0 3 , V o s s c h e m ie )) F IB E R G L U E P A S TE S (3 - 6 0 (2 0 0 3 , V o s s c h e m ie )) C e m e n t in d u s t ry (F R C ) (0 , 5 - 1 , 5 ) (M e c e le k ) B O D Y F IL L E R (0 , 2 5 - 3 (R a p ra 1 9 9 4 )) B M C (6 ) (N R K 1 9 9 9 ) B M C (0 , 2 5 - 6 (R a p ra 1 9 9 4 )) 0

10

20

30

40

50

60

Fib e r le n g th (m m )

Figuur 24 Verschillende vezellengtes, bij verschillende productieprocessen. Korte vezel lengtes kunnen worden hergebruikt in bijvoorbeeld SMC of BMC processen [12]

ERCOM Het ERCOM-initiatief is in het verleden een belangrijk initiatief geweest op het gebied van mechanische recycling. Onderstaand wordt dit procédé nader toegelicht. ERCOM was een recycling initiatief vanuit de industrie12 [2]. ERCOM verzamelde productieafval van SMC/BMC perserijen (veel toegepast in de automotive sector) en verkleinde dit middels een mobiele shredder. Het ERCOM-concept zag er als volgt uit: •

verzamelen van uitgeharde composietafval

•

verkleining met een mobiele shredder tot postzegelformaat

•

transport naar locatie in Rastatt (DE)

•

afscheiding ferro's en non-ferro's

•

verdere verkleining en scheiding naar vezelfractie en een poederfractie

•

verkoop van deze beide fracties aan een compoundeur

•

recycling in SMC/BMC of in thermoplastische delen (als vezel of vulstof).

12

Betrokken bij het ERCOM-proces waren onder andere grondstofleveranciers, glasvezelproducenten, compoundeurs en moulders, zoals DSM, BASF, Menozlit, Mitras, Owens Corning en Vetrotex. In 1992 is de plant in Ratatt Duitsland gebouwd [32]

-41-

55106189-TOS/NET 10-5245

ERCOM heeft niet waargemaakt waar het voor opgericht is. De procescontrole bleek erg ingewikkeld; composietverwerkers verwerken liever geen recyclaat in eigen producten, wegens vraagtekens bij het behoud van gewenste kwaliteit van eigen producten. Hiernaast bleek de logistiek een kwetsbaar deel van het proces en was het aandeel hergebruikt recyclaat in SMC13 beperkt [32]. Met name de volgende aspecten speelden een rol [2]:

Figuur 25 Processchema ERCOM [57]

13

In onder andere SMC prullenbakken en ander straat-meubilair zijn gerecyclede stoffen verwerkt (("Wientjes" [42] [2])

-42-

55106189-TOS/NET 10-5245

Poederfractie •

Verwerking van de poederfractie geeft een gepigmenteerde composietstroom (kleine spikkeltjes, deukjes en oneffenheden). Recycling in hoogwaardige composiettoepassingen is hierdoor moeilijk. Het product voorzien van een vlakke homogene topcoating (camouflage van de "recycling-gebreken") was economisch niet haalbaar.

•

Additieven als metaalversnellers (toegepast in onder andere windturbinebladen) geven ongecontroleerde uitharding, bij toepassing in een recycled SMC/BMC-product.

•

Materialen als PUR, PVC-schuim, balsahout storen in recyclingproces, en gewenste kwaliteitseisen worden hierdoor niet gehaald.

•

Hogere harsabsorptie geeft een beperkte hoeveelheid recyclaat.

Vezelfractie •

In tegenstelling tot de poederfractie, bleek de vezelfractie moeilijk verwerkbaar.

•

Met name het bereiken van een homogene verdeling van de vezels bleek moeilijk.

•

Economisch heeft de recyclaat-vezelfractie wel potentieel, echter de technische problemen zijn in het "ERCOM-project" niet volledig opgelost.

4.5

Toepassingsgebieden

Op basis van de gesprekken gevoerd met de gebruikersgroep en op basis van het uitgevoerde literatuuronderzoek, kunnen de volgende toepassingsgebieden voor composietrecyclaat genoemd worden. Van een aantal is aanvullende informatie beschikbaar, zoals onderstaand verder is uitgewerkt; zie ook onderstaande Figuur 27. Toepassingen voor de poederfractie (vulstoffen): •

SMC (Calcium Carbonaat vervanger) (*; zie ERCOM proces)

•

Resin Transfer Moulding (RTM) (vacuüm injectie technologie) (*; zie ERCOM proces)

•

plamuur, lijm, structuurcoatings, antisliplagen.

Toepassingen voor de vezelfractie (versterking) •

vezelversterkt beton; bijvoorbeeld in Megablocks of vloeren

•

polymeerbeton *

•

asphalt*; C-Fix blokken, funderingmateriaal *

•

thermoplast-compounds (PP) (*; zie ERCOM proces)

•

SMC/BMC productie processen (*; zie ERCOM proces)

•

spray-up toepassingen

•

hoog temperatuur isolatie

-43-

55106189-TOS/NET 10-5245

•

grondstof voor nieuw Boron glas [38]

•

energie recuperatie (glass / hars fractie > 450 C, vezel hergebruik).

Figuur 26 Toepassingen voor composiet recyclaat: (a) C-fix binder, (b) pallets, (c) antislipmateriaal, (d) polyesterbeton en € thermoplast [12]

-44-

55106189-TOS/NET 10-5245

Figuur 27 Toepassingen voor composietrecyclaat (ECRC sheets: [20]); bloempotten bij HEBO Engineering, Westerbork; SMC-producten, RTM (badkuip), SMCvuilnisbakkap en Megabloks betonblokken

-45-

55106189-TOS/NET 10-5245

Verwerking in polymeerbeton In algemeenheid kan van polymeerbeton gesteld worden dat het een factor 10x duurder is dan gewoon beton. Hierdoor biedt het niet altijd een competitieve oplossing voor recyclingvraagstukken. De meerwaarde van toepassing van recyclaat in polymeerbeton, moet dus uit andere aspecten blijken. Echter, veelal worden betonpolymeerproducten geproduceerd met een hoge mate van vormvastheid (lage toleranties aan toelaatbare krimp, uitzettingen en afmetingen van een product), waardoor deze technologie zich niet goed leent voor opname van recyclingstromen van composietafval. Deze beïnvloeden deze aspecten namelijk te veel in negatieve zin. In tegenstelling tot functionele eisen aan het polymeerbeton worden ook specifieke eisen aan de recyclaatstroom gesteld. De belangrijkste zijn: •

viscositeit moet constant zijn (!)

•

inert (het mag de uitharding niet beïnvloeden, aanwezigheid van bijvoorbeeld vocht, fenolen en vlamvertragers bemoeilijken deze eis).

DSM is ongeveer 10 jaar geleden betrokken geweest bij een initiatief tot recycling van composietmaterialen, afkomstig uit silovaten en vrachtwagenopleggerpanelen [2]. Hierbij was na een lange zoektocht, een toepassingsgebied gevonden in de productie van gekromde varkensplaten (varkens lopen hierover). Het EoL-composietmateriaal is verkleind en in polymeerbeton gevormd tot dit nieuwe composietproduct. Voordelen boven de conventionele betonnen variant waren dat deze platen varkensknaag vast bleken te zijn. De huidige status van dit project is onbekend. Asfalt Lange vezels zijn toegepast in een bitumineus mengsel (Franse octrooi n° FR 2 696 974). Hierbij is aangetoond dat het mogelijk is om composietdelen op te nemen in een asfaltbeton en zandgrind mix. De vezels dragen bij aan een vertraagde degradatie van het wegdek en geven een betere weerstand tegen scheuren en spoorvorming. Echter, door de hogere kosten, zijn klanten niet altijd bereid dit te financieren. Beton Glasvezels kunnen worden hergebruikt in beton. De literatuur beschrijft veelal toepassing van "virgin" vezels, zoals de GRCA UK [44], [56]. Geen onderzoek is gevonden welke het gebruik van composiet delen in beton beschrijft. Een aandachtspunt bij hergebruik van glasvezels in beton is de beperkte alkalische resistentie van het glas, waardoor het langzaam oplost in het beton. [60].

-46-

55106189-TOS/NET 10-5245

Glasrecycling Om te onderzoeken of het productieafval van PPG kan worden hergebruikt in flessen of vensterglas, is contact gezocht met Malta glas [22]. Hieruit en uit onderstaande tabel [37] blijkt dat de samenstelling van E-glas afwijkt van de samenstelling voor vlakglas en flessenglas, en derhalve geen toepassing kan vinden in dit natronkalkglas, borosilicaatglas of loodglas. Tabel 4

Chemische samenstelling glassoorten [37]

Funderingmateriaal Bij de berekeningen is rekening gehouden met de infrastructuur die nodig is voor transport, elektriciteit, brandstof en de productie van het primaire materiaal. De infrastructuur voor het recycleren van materialen is niet in de berekeningen inbegrepen, behalve de verkleiningsstap (en bij het pyrolysescenario de pyrolysestap), omdat hiervan gedacht wordt het meest energie intensief te zijn. Verder scheidings- en of sorteertechnologieën zijn niet meegenomen. Voor chemicaliën en de kunststofindustrie, is de invloed van infrastructuur niet essentieel, en dus niet rekening gebracht. Hobas-proces Het HOBAS-proces [43] voor centrifugaal gieten geeft volgens DSM mogelijkheden voor verwerking van composietrecyclaat. Hierover is geen verdere literatuur gevonden. BMC Twee redenen voor de afname in sterkte, bij toepassing van recylaat glasvezels: slechte binding met de nieuwe matrix-hars. Het recyclaat wordt uit de nieuwe matrix getrokken. De tweede reden is dat het recyclate een aanzienlijke hoeveelheid vulstof en hars bevat, waardoor het vezelgehalte lager is (zie ook Figuur 28).

-47-

55106189-TOS/NET 10-5245

Figuur 28 Buigsterkte neemt met een factor 3 af, wanneer het recyclaat ¼ van de originele vezel vervangt in een BMC-product [45]

4.6

Product hergebruik

In sommige gevallen blijkt het mogelijk het complete product te hergebruiken, zoals ook onderstaande Figuur 29 laat zien. Echter, meer voorbeelden hiervan zijn niet gevonden.

-48-

55106189-TOS/NET 10-5245

,

,

Figuur 29 Hergebruik van een windturbine, als speeltuin (Wikado, Rotterdam [25])

,

-49-

5

55106189-TOS/NET 10-5245

ENERGIEBESPARING BIJ RECYCLING VAN COMPOSIETMATERIALEN

Recycling van materialen brengt veelal een besparing met zich mee, welke ook in energieeenheden uitgedrukt kan worden. Dit hoofdstuk beschrijft verschillende opties voor recycling van productieafval uit de gebruikersgroep, en de bijbehorende energiebalans. De energiewaarden, en kantekeningen erbij, in dit hoofdstuk kunnen door MJA bedrijven worden gebruikt voor het rapporteren over composiet recyclage. Werknemers van Agentschap NL kunnen deze gebruiken bij het beoordelen van MJA rapporten.

5.1

Afbakening

Deze paragraaf geef inzicht in de aanpak en gekozen uitgangspunten. Aanvullende detailinformatie is gegeven in Bijlage F, "Achtergrond energiewaarden gebruikt in energetische analyse (hoofdstuk 5)" , op pagina 85. Om de energiebesparing te bepalen, zijn een aantal uitgangsgegevens opgesteld: •

Afvalstroom

•

Energiewaarden

•

Overige milieuschade

•

Proces energie: " Inzamelingsmethode" en "verkleining van het composiet materiaal"

Afvalstroom: Gekozen is om deze modelering te baseren op het productieafval uit de gebruikersgroep, met een samenstelling van 75% uit glasvezel, en 25% (Epoxy) hars, overeenkomstig de wikkelkoppen / en ventilatorturbine bladen. Door de grote diversiteit van afvalstoffen fluctueren hars- en vezelpercentages in de praktijk veel (zie ook Figuur 11, pagina 23), waarmee te verwachten is dat voor meerdere varianten een energieberekening zou moeten worden uitgevoerd. Overige afvalsoorten, zoals andere vezelmaterialen (zie ook hoofdstuk 2) en EoL afval zijn niet meegenomen. Energiewaarden: Voor de modelering van de energiebesparing, zijn de CED energiegegevens gebruikt (Cumulatieve Energy Demand) [55], zie voor een kort overzicht ook onderstaande Figuur 30. Hierbij kan het volgende worden opgemerkt: •

de energie dichtheden van vezelmaterialen zijn erg uiteenkopend; Aramide vezel: 1.693; Koolstof vezel: 339 en Glas vezel 9 [MJ/kg]. Deze hoge energiedichtheid van met name aramide en koolstofvezel, maakt het zeker aantrekkelijk deze voor recycling in aanmerking te laten komen, mits deze ook weer hoogwaardig ingezet kunnen worden

-50-

55106189-TOS/NET 10-5245

•

de projectgebruikersgroep in dit project werkt voornamelijk met glasvezels, waardoor deze energie berekening hiervoor is uitgevoerd (zie ook bovengenoemde paragraaf over "afvalstroom")

•

de behaalde energiewinst zit hem in de vervanging van andere materialen, zoals bijvoorbeeld vulstoffen in beton of SMC. De energiewaarden van deze substitutie producten bepalen mede de uiteindelijke energiebalans. Hiernaast is ook gekeken naar terugwinning van calorische waarde (bij verbranding).

Overige milieuschade: Door het gebruik van alleen de CED waarden wordt verondersteld dat alle milieuschade van een proces veroorzaakt wordt door het gebruik van energie. Alle andere milieu-invloeden, zoals uitputting (wat zeker speelt bij verbranding van stoffen!), landgebruik of de productie van toxische stoffen, zijn in deze methoden niet in beschouwing genomen.

Figuur 30 CED waarde van verschillende composiet componenten [MJ/kg] [55]

-51-

55106189-TOS/NET 10-5245

Proces energie: •

Inzamelingsmethode: Bij de berekening is ervan uitgegaan dat het materiaal centraal wordt ingezameld (transport per vrachtauto) en hierna wordt verkleind. Hierna volgt een tweede transport naar de eindverwerker, alwaar het kan worden hergebruikt of nuttig toegepast. De gekozen transportafstand bedraagt 200 km en is gebaseerd op de aanname dat een vrachtauto zowel heen (vol) als terug (leeg) moet rijden. Hiernaast is voor het pyrolyse proces, wat bij ReFiber in Denemarken plaats kan vinden (mits de plant operationeel zou zijn) gekozen voor transport per schip.

•

Verkleining van het composiet materiaal: Bij de berekeningen is rekening gehouden met de infrastructuur die nodig is voor transport, elektriciteit, brandstof en de productie van het primaire materiaal (inbegrepen in CED waarden). Voor de infrastructuur voor het recycleren van de composiet materialen is alleen de verkleiningsstap (en bij het "pyrolysescenario" de "pyrolyse stap") meegenomen, omdat van deze verwacht wordt dat ze het meest energie intensief zijn. Verdere scheiding- en of sorteer technologieën zijn niet meegenomen. De energie benodigd voor het verkleinen is gesteld op 20 kWh/ton (zie ook Bijlage F). Dit lijkt een representatieve waarde te zijn voor verkleining van composiet materialen, welke bepaald wordt door verschillende aspecten, zoals de hoge sterkte en stijfheid (vezelgehalte) van het composiet materiaal, maar ook aanleveringvorm (grote delen, meerlaags composiet materialen….) en gewenste outputgrote van de het recyclaat (brokken, vezels of poeder?). In sommige scenario's is met meer dan één shredder stap gerekend, omdat er vanuit is gegaan dat met een shredderstap het materiaal niet tot de gewenste fractie grote gebracht kan worden.

5.2

Scenario's

Voor verschillende scenario's is de energiebalans opgesteld, op basis van het verwachte mogelijke afzetgebied van het recyclaat. Voor het recyclaat, wat een verzamelnaam is voor diverse soorten kwaliteiten secundair composiet materiaal, wordt hierbij onderscheid gemaakt in drie soorten: •

vulstof grof

•

vulstof fijn

•

versterking (vezels).

Vulstoffen grof zijn bijvoorbeeld kiezelvervangers in beton. Vulstoffen fijn, betekend dat het composiet materiaal fijner vermalen moet worden, en dat de verkregen vulstof ingezet kan worden als bijvoorbeeld zandvervanger in bijvoorbeeld SMC/BMC of in cementachtige producten. De versterkingsvezelfractie kan op diverse manieren geproduceerd worden

-52-

55106189-TOS/NET 10-5245

(mechanisch, of chemisch, middels pyrolyse). Beide routes zijn gemodelleerd. Naast deze scenario's is als referentie storten doorgerekend, daar deze route nog veel gebruikt wordt. Ook verbranding in een AVI en de cementroute zijn meegenomen in deze scenarioberekening. Tabel 5 geeft een overzicht. Tabel 5

Energiebesparing door vervanging van diverse stoffen, doorgerekend [MJ/kg]

STORTEN

Referentie; storten op een (regionale) storplaats

VULSTOF GROF (bijv. voor in beton)

Kan bijvoorbeeld worden ingezet als "kiezel vervanger in beton"

VULSTOF FIJN (bijv. voor in cement)

Kan bijvoorbeeld worden ingezet als "Zand vervanger in cement"

VULSTOF FIJN (bijv. voor in SMC/BMC)

Kan bijvoorbeeld worden ingezet als "vulstof vervanger in SMC / BMC"; behoud van potentiële cal. waarde

VERSTERKING (bijv. voor in SMC/BMC)

Kan bijvoorbeeld worden ingezet als "vezelvervanger in SMC / BMC; let op 60% reductie in eigenschappen)

VERSTERKING (pyrolyse; bijv. voor in PP)

Pyrolyse proces (ReFiber) wordt gebruikt voor productie schone vezels, toepassing in PP matrix. Dit ReFiber proces is op dit moment niet operationeel.

CEMENTROUTE

Cementroute (benutting calorische waarde van de hars, en vezels als grondstof)

AVI

AVI route (benutting calorische waarde van de hars en vezels komen in de assen als ophoogmateriaal)

5.3

Modellering en energiebalans

De energetische balans wordt weergegeven in onderstaande Figuur 31. Daarna wordt een toelichting gegeven.

-53-

(a)

55106189-TOS/NET 10-5245

,

(b) Figuur 31

(a) Cumulatieve Energiebalans van verwerkingsroutes voor composiet materiaal [MJ/kg]; (b) idem als Figuur 31 (a), maar met specificatie naar: "proces energie", "energieverlies rendement calorische benutting" en "vermeden energie door substitutie" [MJ/kg]

-54-

55106189-TOS/NET 10-5245

Onderstaand wordt een toelichting op de legenda gegeven; hierna volgt een toelichting op de verschillende gemodelleerde scenario's. •

Proces energie (inzameling en verkleining): dit is een weergave van de benodigde proces energie voor inzameling en verkleining.

•

Calorische benutting (nu): dit is een weergave van de opgewekte thermische energie bij verbranding. Deze calorische benutting wordt lager gewaardeerd dan daadwerkelijke materiaalrecycling (zie ook ladder van Lansink, in Figuur 13 (pagina 28)). Het benutten van de verbrandingswaarde kan worden gecombineerde met laagwaardig hergebruik van de anorganische delen.

•

Rendement Calorische benutting (nu): Dit is een weergave van de "verloren" energie door de verschillende omzettingsrendementen 14 van deze verbrandingstechnologieën. De "calorische benutting (nu)" wordt namelijk maar voor een deel omgezet in bruikbare energie (warmte).

•

Calorische potentieel (gereserveerd voor in de toekomst): Indien materiaal wordt hergebruikt in een nieuwe toepassing, zijn twee opties mogelijk: o o

•

de calorische waarde ervan wordt later redelijkerwijs niet meer benut (met name bij toepassing in beton etc). de calorische waarde kan later redelijkerwijs alsnog worden benut (bijvoorbeeld bij toepassing in PP of in SMC) en blijft dus behouden. Dit veld geeft dit "calorisch potentieel (gereserveerd voor in de toekomst)" additioneel weer. Hierbij is geen correctie gemaakt voor het rendement van de installatie waarmee dit materiaal wordt verbrand.

Vermeden energie door substitutie: In deze energie berekening is de eventuele besparing uitgerekend van inzet van recylaat in een nieuwe toepassing. De vermeden grondstoffen in deze nieuwe toepassing bepalen hierbij de milieu/energie winst. Geen rekening is gehouden met het verdere eindproduct en/of de vulgraad van deze stoffen in het eindproduct (bijvoorbeeld de vulgraad van kiezels in beton of van vulstoffen in SMC), daar deze door diverse redenen erg kunnen fluctueren.

•

Cumulatief hergebruik: Hier is het cumulatief gegeven van de investering in proces energie (transport/verkleinen) en de behaalde winst door vervanging van andere grondstoffen (CED waarde van de vermeden grondstoffen). Voor gedetailleerde informatie wordt verwezen naar Bijlage F.

14

Rendement van een cementoven is 70-80% [64]; AVI is 60% [65].

-55-

55106189-TOS/NET 10-5245

De verschillende doorgerekende scenario's uit Figuur 31, zijn onderstaand toegelicht: •

STORTEN: Deze optie geeft de referentiewaarde en uit de berekening blijkt dat voor storten alleen transport en verkleining energie gevraagd wordt.

•

VULSTOF GROF In deze optie is het recyclaat ingezet als "kiezel vervanger in beton". Door de relatief lage energie inhoud van het kiezel (in het model is gekozen voor gravel; 0,236 MJ/kg) is de vermeden energie door substitutie erg laag, waardoor het geheel van deze optie negatief uitvalt.

•

VULSTOF FIJN: In deze optie is het recyclaat ingezet als "Zand vervanger in cement". Hierbij wordt iets meer verkleiningsenergie gevraagd (omdat de composiet materialen naar een fijnere korrelgrote vermalen moeten worden; echter ook hier geld de (zeer) beperkte meerwaarde van het vervangen van zand. Zand zelf heeft een zeer lage energiedichtheid van 0,24 MJ/kg. Van de aanwezige calorische waarde van het hars deel (28 MJ/kg) kan redelijkerwijs worden gesteld dat deze als verloren beschouwt kan worden, daar het cement niet meer voor verbranding in aanmerking komt.

•

VULSTOF FIJN In deze optie is het recyclaat ingezet als "vulstof vervanger in SMC / BMC"; Door het behoud van de potentiële calorische waarde, scoort deze optie hoger dan de vorige. Het SMC / BMC materiaal kan namelijk in de toekomst nog wel verbrand/gepyrolyseerd worden. •

Opmerking: Indien recyclaat wordt ingezet als vervanger voor de vulstof, betekend dit dat hierdoor ook een deel van de hars kan worden uitgespaard. Het harsdeel wat wordt vervangen is niet bekend, maar wel doorslaggevend, daar de energie om hars te produceren 124 MJ/kg bedraagt, en die voor de "productie" van zand bedraagt slechts 0,24 MJ/kg. De mate waarmee het recyclaat als harsvervanger of als zandvervanger wordt opgevoerd is hiermee zeer bepalend voor de eindscore. Deze mate kan op dit moment niet goed worden onderbouwd. In dit geval is 1% als harsvervanger opgenomen in de berekening. In onderstaande Figuur 32 (b) wordt dit illustratief weergegeven.

•

VERSTERKING In deze optie is het recyclaat ingezet als ingezet als vezelvervanger in SMC/BMC, waarbij volgens de literatuur wel rekening gehouden dient te worden met een afname in stijfheid en/of sterkte van 0-50% (afhankelijk van het startproduct en pyrolyse technologie (e.g. temperatuur etc). Deze afname in sterkte is niet meegenomen in de modelering, daar een sterkte afname op diverse manieren invloed kan hebben op de uitvoering van het uiteindelijke eindproduct en zijn/haar functie. Men kan er bijvoorbeeld voor kiezen het product dikwandiger uit te voeren, maar men kan ook het vezelgehalte verhogen (indien de harsmatrix dit nog toelaat). Door de "vermeden energie door substitutie" van de vezels (met een relatief hoge energiedichtheid van 8,7 MJ/kg), en door het behouden calorisch potentieel voor in de toekomst, scoort deze optie hoger dan de vorige SMC/BMC, waar het recyclaat ingezet werd als vulstof.

-56•

55106189-TOS/NET 10-5245

VERSTERKING In deze optie is het recyclaat ingezet voor productie schone vezels, toepassing in PP matrix. Dit is gebaseerd op het ReFiber proces. Op dit moment is dit niet operationeel, vanwege economische tegenslag. Het pyrolyse proces als gemodelleerd, is gebaseerd op gegevens van ReFiber (zie ook Bijlage F). Door benutting van de calorische waarde van het harsdeel, en hoogwaardige terugwinning van het vezeldeel, geeft deze route de hoogste score. De proces energie ligt ook het hoogst.

•

CEMENTROUTE. De cementroute benut, zoals aangegeven in § 4.2, zowel de calorische waarde als de glasvezel. Echter, omdat de glasvezel wordt ingezet als vervanger van zand, is de "vermeden energie door substitutie" laag, in vergelijking met de calorische benutting van het harsdeel. Bij de cementoven is gerekend met een thermische omzetting efficiency van 70-80% [64] (75% is ingevoerd in het model).

•

AVI: Verbranding in een AVI levert, zoals ook aangegeven in § 4.2, een calorische waarde en een toepassing van de bodem en vliegassen. Echter door, gelijk aan de beschrijving van de cementroute is door inzet van het recyclaat als zandvervanger een lage energetische " vermeden energie door substitutie" verkregen. De efficiency van de AVI is ingezet op 60% [65].

-57-

(a)

55106189-TOS/NET 10-5245

,

(b)

Figuur 32

(a) Het harspercentage bepaald voor een groot deel het calorisch potentieel (gereserveerd voor de toekomst), de figuur toont een composiet met een harsgehalte van 25% en van 50%; (b) indien ingeschat wordt dat niet 1% maar 10% van het recyclaat in aanmerking komt als " harsvervanger" (i.p.v. vulstof/zand vervanger), stijgt de "vermeden energie door substitutie" aanzienlijk (door de hoge energie-inhoud van de vermeden virgin hars fractie)

Een algemene opmerking is dat het harsaandeel varieert in de familie aan composiet materialen tussen 30 en 60%. Door de hoge calorische waarde van de harsen, kan dit doorslaggevend zijn in de energieberekening. Dit wordt onder andere ook getoond in bovenstaande Figuur 32.

-58-

5.4

55106189-TOS/NET 10-5245

Besparingspotentieel composiet industrie Nederland

In §3.1.1 wordt de hoeveelheid productieafval in Nederland ingeschat op 8-10 kton/jaar.

Figuur 33

Besparingspotentieel voor Nederland, aanname hierbij is dat het productie afval in zijn geheel overeenkomt met het hier gekozen productie afval (wikkelkoppen). In de praktijk zal dit niet het geval zijn

-59-

6

55106189-TOS/NET 10-5245

CONCLUSIES

Composiet is een vezelversterkt thermohardend materiaal, wat in tegenstelling tot de thermoplasten, in de recyclingfase niet meer te smelten is. Om dit materiaal te kunnen recyclen, dient het veelal verkleind te worden, en afhankelijk van de verdere opwerking kan het ingezet worden in een bepaalde toepassing. Voor de verwerking van composiet afval wordt onderscheid gemaakt tussen "productie-afval" en "End of Life (EoL)"afval. De te verwachten hoeveelheden van beide bedragen 8 tot 10 kton/jaar productieafval en 30-60 kton/jaar EoL afval. Generiek kan geconcludeerd worden dat recycling van composiet materialen nog geen gelopen race is. Diverse mogelijkheden zijn en worden nog steeds onderzocht, onder te verdelen in thermische, chemische en mechanische recycling. Diverse aspecten blijken een rol te spelen, zoals de lage prijs van virgin glasvezels uit China, maar ook aspecten als wetgeving. Deze laatste is veelal per branche geregeld, zoals bijvoorbeeld voor de automotive sector het geval is. Hiernaast spelen er technische aspecten en rol; indien bijvoorbeeld gekozen wordt voor herverwerking in SMC/BMC dan zorgt de aanwezigheid van metaalversnellers voor een ongecontroleerde uitharding in een nieuw product. Hiernaast spelen zaken als reductie van sterkte en stijfheid van het secundaire materiaal een rol voor in de nieuwe toepassing. Ook oppervlakte afwerking, kleurstelling en bijvoorbeeld het verkrijgen van een goede vezelverdeling in de nieuwe matrix zijn kritische aspecten bij recycling van composietmaterialen. Grootschalige initiatieven lijken nodig, om de ontbrekende logistieke stromen van afgedankt composiet materiaal naar recyclingbestemmingen te leiden. ERCOM was dat in het verleden, maar heeft het niet gehaald. ECRC is een huidig initiatief wat, met name voor de automotive branche. Hierbij zet men in op de "cementroute", waarbij zowel energie recuperatie als materiaalhergebruik geclaimd wordt. Uit de energetische berekening blijkt dat hergebruik van vezels als versterkingsmateriaal de meest hoogwaardige afzetmarkt vormt, voor het afgedankte composiet materiaal. Opgemerkt hierbij dient te worden dat door het gebruik van alleen de CED waarden verondersteld wordt dat alle milieuschade van een proces veroorzaakt wordt door het gebruik van energie. Alle andere milieu-invloeden, zoals uitputting (wat zeker speelt bij verbranding van stoffen!), landgebruik of de productie van toxische stoffen, zijn in deze methoden niet in beschouwing genomen.

-60-

7

55106189-TOS/NET 10-5245

LIJST VAN DEFINITIES

De cursief gedrukte woorden in dit document worden in onderstaande lijst van definities toegelicht. Harsen •

Matrix: Materiaal waarin de vezel wordt opgenomen. Matrix materiaal biedt chemische resistentie en houdt het vezelpakket bij elkaar. Matrixmaterialen zijn bijvoorbeeld: •

Bisfenol-A hars: beter alkalibestendig, ook bij hogere temperaturen; verwerking is moeilijker, en hars is veelal duurder

•

Grondstoffen voor harsen: De meest gebruikte grondstoffen voor polyesterhars zijn: Glycolen (Ethyleen glycol (standaard type), Propyleen glycol (geeft een hardere hars), di-ethyleenglycol (geeft meer flexibiliteit), di-propyleenglycol (verhoogd waterbestendigheid), bisfenol-A glycol) verhoogd chemicaliën bestendigheid, neopentyl glycol (idem, vooral ongevoelig voor water, Maleïnezuur anhydride (MZA) (standaard type), Fumaarzuur (geeft betere eigenschappen), HET zuur (Hexachloor Endomethyleen Tetrahydroftaalzuur anhydride; geeft vlamvertragende eigenschappen), adipinezuur (geeft meer flexibiliteit)

•

EP: EPoxy hars net als UP een polyaditiereactie, echter de verharder is hier geen initiator, maar een reactiepartner. UP harsen verschillen voornamelijk van EP harsen op de verschillende punten: EP-harsen hebben een zeer kleine krimp (1%)

•

iso/MPG

hars:

uit

orthoftaalzuur

of

isofthaalzuur-

met

betere

hydrolysebestandigheid (neo-pentyglycol basis) •

isofthaalzuur hars: orthofthaalzuur is hierbij vervangen door isofthaalzuur, met betere eigenschappen

•

Oplosmiddelen: toevoeging aan de hars, waardoor de hars vloeibaar te verwerken is

•

orthoftaalzuur hars: general purpose harsen met redelijke mechanische-, water- en chemische resistentie

•

Polyester: Unsaturated Polyester hars; UP, Unsaturated Polyester oplossing van onverzadigd polyester in een laag visceus monomeer met C=C dubbele bindingen (monomeer is hierbij veelal styreen). Polyesterhars komt voor in de volgende varianten:

•

Polymerisatie is een chemische reactie waardoor monomeren zich verbinden tot een grotere molecule, als dit zich meerdere malen voordoet, bekomt men uiteindelijk een macromolecule

•

Potlive is het overgaan van de vloeibare fase van de hars naar een gelatineuze toestand. Bij het intrede van de gel kan de hars niet meer verwerkt worden

-61-

55106189-TOS/NET 10-5245

•

Styreen: monomeer en oplosmiddel van polyester hars

•

Thermoharder: vinyl ester, epoxy of polyester; zijn chemische producten, die na uitharding niet meer door verwarming kunnen worden gesmolten (zie ook matrix)

•

Thermoplasten: PP, PA, PET

•

Topcoating: bovenlaag ter afscherming, afwerking of bescherming tegen externe invloeden (e.g. UV, erosie etc.). Hiernaast wordt een topcoating ook gebruikt voor het kleuren van een product

•

VE: Vinylester hars. De eigenschappen zijn goed te vergelijken met EP. De verwerkbaarheid is vergelijkbaar met UP, beide zijn namelijk opgelost in styreen. Vinylesterharsen hebben goede mechanische eigenschappen, zoals hoge taaiheid, goede rek bij breuk en hoge temperatuursbestendigheid. Verder absorberen vinylesters weinig water, 2 maal minder dan polyesterharsen o vergeleken met UP -harsen zijn deze EP-harsen wel duurder o o o

ze hebben betere mechanische eigenschappen ze hechten beter aan verschillende oppervlakten ze zijn beter bestand tegen temperatuur.

Vezelmaterialen •

Elasticiteits modulus: is een maat van de stijfheid van het materiaal. Het getal geeft aan bij welke spanning een lichaam 1% gerekt wordt

•

Filament winding: wikkelen van vezels met hars rond een mal, voor bijvoorbeeld productie van pijpen en leidingen

•

Filamenten: enkele glasvezel, typische filamentdiameter is voor een roving bijvoorbeeld 17 µm (voor toepassing in thermoharders) en voor een gesneden glas voor in thermoplasten bijvoorbeeld 10 µm

•

Gesneden glas: de geproduceerde glasvezeldraden, worden klantspecifiek gesneden in korte stukjes, waardoor bundeltjes glasvezel ontstaan, met een lengte van bijvoorbeeld 3-4½mm

•

Glas-garen bestaat uit zeer langes vezels die met een torsie gewikkeld zijn, als deze geweven worden dan spreekt men over een glasweefsel

•

Glas-korte vezels: gesneden of verkapte vezels zijn typisch 50 mm

•

Glas-Roving: rovings zijn draden die zonder torsie (parallel) zijn samengesteld. Uit deze rovings worden glasmatten samengesteld

•

GVK: Glasvezel Versterkte Kunststoffen (engels: GRP Glasfibre reinforced polymers)

•

Kalk: CaCO3 wordt toegevoegd als vulstof, maar heeft ook de eigenschap dat het de optredende exotherme piek (temperatuurstijging in het composiet materiaal absorbeert, en dus zorgt voor een meer gecontroleerde uitharding.

-62•

55106189-TOS/NET 10-5245

Sizing: uiteenlopende chemische formules worden gebruikt voor een optimale hechting tussen vezel en matrix, smeert het oppervlak van het glas en beschermt het tegen wrijving, vermindert elektrostatische ladingen die kunnen ontstaan op vezels en vergemakkelijkt het indringen van de hars tussen de vezels. Zonder sizing is er nagenoeg geen hechting van de glasvezel met het matrixmateriaal

•

Topfinish: toplaag van een composiet matrix; functies bescherming (e.g. erosie, chemisch), kleuring, oppervlakteruwheid (aërodynamica).

Overig •

APC: Air Pollution Control residuen, bijproduct bij het reinigen van rookgassen

•

CED: Cumulatieve Energy Demand: Methode waarbij het totaal aan primaire energiegebruik wordt berekend gedurende de levenscyclus van een product. Dit houdt zowel het directe als indirecte gebruik van energie in. [55]

•

Cementoven: een cementoven is een zeer hete oven, vlamtemperatuur circa 1800 °C, waar een mengsel van kalk, silicium, ijzer en aluminiumoxides verhit wordt tot 1450 °C, om als cementklinkers de oven te verlaten. In sommige cementovens worden ook verontreinigde vloeistoffen verbrand om deze milieuvriendelijk, wegens de zeer hoge oventemperatuur, te verwijderen.

•

ECRC: European Composite Recycling Company

•

EoL End of Life afval

•

Pyrolyse: Verhitting zonder zuurstof; inzet bij composiet materialen resulteert in recuperatie van hoogwaardige vezels, en benutting van het calorisch potentieel van de hars.

•

SEM Scanning Electronen Microscoop: De scanning elektronenmicroscoop (SEM) is een type elektronenmicroscoop.

-63-

55106189-TOS/NET 10-5245

LITERATUUR Project gebruikersgroep [1]

PPG,

bezoekverslag,

bedrijfsbezoek

afgelegd

door

Frank

Rasing

en

Bart in 't Groen (KEMA Nederland B.V.) aan PPG Hoogezand (Groningen), de heer P. Leegstra, d.d. 12 juli 2010. [2]

DSM, bezoekverslag, bedrijfsbezoek afgelegd door Frank Rasing en Bart in 't Groen (KEMA Nederland B.V.) aan DSM Zwolle, de heer R. van de Laarschot (key-account manager Advanced Composites (windturbines) en P. Dijkink (Automotive en betrokken geweest bij ERCOM composiet recycling initiatief), d.d. 7 juni 2010.

[3]

AMERON, bezoekverslag, bedrijfsbezoek afgelegd door Frank Rasing en Bart in 't Groen (KEMA Nederland B.V.) aan AMERON, de heer J. Lemmens en M. Wolvekamp, d.d. 21 juni 2010.

[4]

Future pipe industries, diverse contacten met de heer T.J. Smit (o.a. e-mail 26 aug 2010, telefoon).

[5]

FuturePipe http://www.futurepipe.com/.

[6]

VKCN leaflets: apparaten en machine, bouwproducten, civiele constructies, transport en maritiem; www.vkcn.nl.

[7]

VKCN leaflets: Het ontwerpen met composieten, kunststof composieten een kennismaking; www.vkcn.nl.

[8]

Notulen van Eerste bijeenkomst Composiet Recycling Project MJA Composiet Recycling, Eerste projectgroep bijeenkomst; Datum: 8 april 2010; Locatie: KEMA ARNHEM.

[9]

Howden http://www.howden.com/en/Businesses/HowdenNetherlands/.

[10]

VKCN; Kunststof composieten; strategische roadmap: groeimarkt in ontwikkeling, kennispositiestudie naar de ontwikkelingen van de Nederlandse composietenindustrie.

-64-

55106189-TOS/NET 10-5245

[11]

VKCN: http://www.vkcn.nl/.

[12]

KEMA: EU funded project REACT, Recycling of composite waste: GIST – CT – 2002 50287; RE-use of Glassfibre Reinforced Plastics by Selective and Reactivating the Recyclate2003-2005.

[13]

Milieu impact composieten; Fase I: PMZ voor de composietenbranche, 50452087KPS/MEC 04-7076, Arnhem, 17 mei 2004, B.A.F. in 't Groen, KEMA Power Generation & Sustainables.

[14]

HEBO engineering http://www.hebo-engineering.com/.

[15]

PHB: http://www.phb-recycling.com/.

Overige bronnen [16]

AVK, De heer Elmar Witten; email: [email protected].

[17]

AVK: Entwurf: Technische Umsetzung der Composite Verwertung Vorprojekt „Composite Verwertung von Rotorblättern; 01.08.2010; Vorstudie für AVK – Industrievereinigung Verstärkte Kunststoffe e.V. und Plastics Europe Deutschland, VERTRAULICH, Dr. Frank E. Mark, Dr. Lars Peters, Dipl. Volkswirt Ursula Tober, Dipl. Ing. Gabriele Thomas.

[18]

ECRC: http://www.ecrc-greenlabel.org/.

[19]

ECRC: The “Green FRP Recycling Label”, European Composite Recycling Company. Sheets uit powerpoint presentatie: The solution towards "closing the loop".

[20]

ECRC presentatie: http://www.nordic-composite.com/admin/common/getimg.asp?FileID=1131.

[21]

Sheets uit presentatie ECRC over cement route voor composiet afval verwerking, zie ook Bijlage D.

[22]

Maltha Glas: telefonisch en e-mail contact over glasvezels recycling in flessen/venster glas. [email protected]. 6 augustus 2010.

-65-

55106189-TOS/NET 10-5245

[23]

WIKI: http://nl.wikipedia.org/wiki/Windturbine.

[24]

ENCI: telefonische contact Bart in 't Groen met Elco ten Bokum, GBHTechnoloog, Inkoop ENCI, [email protected]; (043) 3 29 72 89.

[25]

WIKADO: http://www.2012architecten.nl/#/Wikado.

[26]

http://www.advancedcomposites.co.uk/intro%20to%20advanced%20composites/prepregs%20and%20i ntroduction%20to%20advanced%20composites.html.

[27]

Refiber: http://www.refiber.com/technology.html, ReFiber ApS, Følvigvej 8, Vile, DK-7870 Roslev, DENMARK.

[28]

SP Systems, Composite Engineering Materials, GTC-1-1098-60.

[29]

Management, recycling and reuse of waste composites, Woodhead Publishing in materials. Edited by Vannessa Goodshipisbn 978-1-84569-462-3.

[30]

http://www.avi-bodemas.nl/.

[31]

Management, recycling and reuse of waste composite; woodhead publishing in materials, isbn 978-1-84569-462-3.

[32]

Quantor, presentatie Themabijeenkomst Kennis Platform Recycling, September 2003, thema composite recycling, Ab Kasper.

[33]

Reinforced Plastics, Kari Larsen, recycling http://www.reinforcedplastics.com/view/319/recycling-wind/.

[34]

Reinforced Plastics.com: Feature ECRC heads search for composites recycling solutions, 01 juli 2008. Dick McKechnie, Thomas Wegman. http://www.reinforcedplastics.com/view/1089/ecrc-heads-search-for-compositesrecycling-solutions/.

[35]

Reinforced Plastics.com: Recycling threat to Europe's composites industry 22 August 2006, Amanda Jacob, http://www.reinforcedplastics.com/view/4298/recycling-threat-to-europescomposites-industry-/.

windturbinebladen:

-66-

55106189-TOS/NET 10-5245

[36]

Composietmaterialen : onbeperkte mogelijkheden? Bart Vangrimde; Sirris Leuven, composites Application Lab, [email protected].

[37]

Glassoorten en eigenschappen; Boy Vijlbrief (verdure bronvermelding ontbreekt).

[38]

ReFiber ApS, powerpoint sheets: Material and thermal recycling of Wind Turbine Blades and other Fibreglass items by Refiber Aps.

[39]

http://digital.csic.es/bitstream/10261/18432/1/S05_3.pdf.

[40

http://www.appropedia.org/Recycling_of_Wind_Turbine_Blades#cite_ref.5B7.5D_5-0.

[41]

Recycling Aerospace Composites for Recovery of High Value Carbon Fibres and Resin Chemicals; Paul T. Williams; The University of Leeds, Leeds, LS2 9JT, UK ; http://users.ox.ac.uk/~pgrant/Recycling%20aerospace%20composite.pdf.

[42]

SMC composiet verwerker Wientjes, http://www.vdlwientjesemmen.nl/.

[43]

Hobas: http://www.hobas.com/.

[44]

Glassfibre Reinforced Concrete Association (GRCA); http://www.grca.co.uk/.

[45]

Recycling Thermoset Glass Fiber Composites: Improving Properties of bulk molding compounds containing recycled sheet molding compounds, Eric Telfeyan. CEEER. NYS College of Ceramics Alfred University.

[46]

EUCIA: AntiDumping: http://www.eucia.org/publications/news; http://www.eucia.org/uploads/fe06108d31fb5160acb502fc80695644.pdf.

[47]

http://frenchmountain.blogspot.com/2007/12/diesel-uit-afval.html.

[48]

TNO; http://www.tno.nl/content.cfm?context=markten&content=product&laag1=190& laag2=224&item_id=351.

[49]

http://www.ecn.nl/fileadmin/ecn/units/bio/Overig/pdf/Publ10.pdf).

[50]

http://en.wikipedia.org/wiki/Thermal_depolymerization.

-67-

55106189-TOS/NET 10-5245

[51]

http://www.thermaldepolymerization.org/index.php.

[52]

gebruikersgroep MJA composiet materialen; Ameron, Dhr J. Lemmens.

[53]

Locatie Moerdijk (afvalenergiecentrale): Dhr. M Timmers ([email protected]; tel: 06-22555843) http://www.attero.nl/body.asp?parenttaal=nl&id=44&moduleitemid=39.

[54]

ReFiber; Erik Grove-Nielsen; [email protected].

[55]

Ecocost database: CED (cummulative Energy Demand).

[56]

Brite project: Fiber composite elements and techniques als non metallic reinforcement of concrete, SUSPA Spannbeton GmbH, Langenfield.

[57]

AVK "Entwurf Technische Umsetzung der Composite Verwertung", vorproject "composite verwertung von Rotorblättern". Vorstudie für AVK und Plastics Europe Deutschland. Dr Frank E Mark et all. 2010.

[58]

ECRC telefonisch en email contact met mw Tina Autenrieth; : [email protected].

[59]

Alain Fournier, F2C Consulting, +33674750305, [email protected].

[60]

Basic Research on GRC recycling; Y Takeeuchi et all, Nippon Electric Glass Co Ltd. Japan.

[61]

Lemke, Jörg (Dipl. Ing), AVK Conference 13/14 September 2010.

[62]

Sheets van de shredder company LLC, 10th International Auto Recycling congres, basel Switzerland (March 2010); Scott Newell; Chairman; www.TheShredderCo.com.

[63]

Untha shredding machines: http://www.untha.com/shredding-recycling-machines.

-68-

55106189-TOS/NET 10-5245

[64]

Cement, beton en CO (centrum&beton¢rum); http://www.cementenbeton.nl/component/option,com_docman/task,doc_download /gid,427/.

[65]

Landelijk afval beheersplan 2 (LAP2) R1 status overzicht.

[66]

WIPAG: http://www.wipag.com/index.php?id=37&L=1.

-69-

BIJLAGE A

55106189-TOS/NET 10-5245

EIGENSCHAPPEN COMPOSIETMATERIALEN

Bron: [28]

,

,

-70-

55106189-TOS/NET 10-5245

Bijlage A blad 2

-71-

BIJLAGE B

55106189-TOS/NET 10-5245

SCHEMATISCH OVERZICHT PRODUCTIE GLASVEZELS

In aanvulling op de beschrijving op paging 18 (§0), onderstaand in Figuur 34 een schematische voorstelling van het productieproces van glasvezels.

Figuur 34 Overzicht van het productieproces van glasvezels [1]

-72-

BIJLAGE C

55106189-TOS/NET 10-5245

VERWERKINGSTECHNIEKEN COMPOSIETMATERIALEN

Deze bijlage geeft een beschrijving bij de verschillende productietechnieken, zoals ook besproken in §3.1, op pagina 5. Als bron is hiervoor de VKCN-website gebruikt [11]. Onderstaand volgt een beschrijving van: •

handlamineren

•

SMC/BMC

•

pultrusie

•

vezelspuiten

•

gesloten maltechnieken (RTM, vacuüminjectie)

•

RIM

•

GMT

•

wikkelen

•

autoclaaf.

Handlamineren Dit is een arbeidsintensieve techniek die met name wordt gebruikt bij lage serieaantallen. Er wordt een enkelvoudige open mal gebruikt. Op de mal worden eerst een lossingmiddel en een gelcoat aangebracht. Deze gelcoat (vezelloos) is een harslaag die de kleur aan het product geeft en zorgt voor een mooi en glad oppervlak. Daarnaast beschermt de gelcoat tegen UV-straling en beschadigingen. Het vezelpakket wordt nu laag voor laag handmatig in de mal gelegd. Met een kwast of een roller wordt elke laag vezels bevochtigd met hars. De hars is van tevoren gemengd. Door het toevoegen van versnellers en vertragers is de verwerkingstijd van de hars (geltijd) vrij nauwkeurig te sturen. Een belangrijke stap in het proces is het ontluchten, want luchtinsluitsels verzwakken het product. Het verdrijven van de lucht kan met speciale rollers. Het uitharden onder vacuüm is een alternatief waarmee tevens een hoger vezelvolumegehalte kan worden bereikt (tot 50%). Hierbij wordt het geïmpregneerde product ingepakt in een vacuümfolie en een "scheurweefsel". Het scheurweefsel is een dun vlies, dat de lucht afvoert en de overtollige hars opneemt. •

Productvoorbeelden: voorbeelden van producten zijn scheepsrompen, bruggen, koepels. vijvers en grote bakken.

•

Voordelen: de investeringen voor handlamineren zijn laag, er is slechts een enkelvoudige (houten of kunststof) mal nodig en eenvoudig handgereedschap. Door het handmatig inleggen van de vezels is de richting ervan te bepalen. Verder zijn met deze techniek zeer grote producten mogelijk.

-73-

55106189-TOS/NET 10-5245

Bijlage C blad 2 SMC/BMC: SMC is de een afkorting die staat voor de grondstof die in dit proces wordt gebruikt (Sheet Moulding Compound). Het materiaal is een thermohardende hars gecombineerd met korte (2-3 cm) glasvezels en vulstoffen. In enkele gevallen worden continue vezels toegevoegd. Het SMC is als grondstof een mat, die op rollen of als vellen wordt aangeleverd en die goed hanteerbaar en snijbaar is. De op maat gesneden vellen worden in de matrijs gelegd, waarna de pers snel en met grote kracht sluit. Onder hoge druk (80-150 bar) en temperatuur (130-160 EC) vloeit het materiaal in de matrijs eerst uit, waarna even later de chemische uitharding op gang komt. Het uitgeharde product wordt met uitwerpers en eventueel een robot uit de matrijs genomen. Tijdens het proces kan een In Mould Coating (IMC) op het product worden aangebracht. Dit gebeurt nadat de hars de gehele matrijsholte heeft gevuld. Deze coating zorgt voor een verbetering van de oppervlaktekwaliteit aan de zichtzijde. BMC (Bulk Moulding Compound) is grotendeels vergelijkbaar met SMC, het verschil zit in de grondstof. Dit is een deegachtige massa, die in de matrijs wordt gelegd. Deze massa bestaat uit glasvezels (± 6 mm), vulstoffen en hars. BMC is relatief kortvezelig ten opzichte van SMC. Voor grote oppervlaktes is deze techniek niet geschikt. Verder is de grondstof moeilijker hanteerbaar dan SMC. •

Productvoorbeelden: voorbeelden van producten van SMC zijn vrachtwagenspoilers, autocarroseriedelen, schotelantennes, panelen en stadionstoelen. Met BMC worden doorgaans kleine onderdelen in grote series geproduceerd. Bijvoorbeeld schakelhuizen, chassis van elektronische apparatuur.

•

Voordelen:

beide

technieken

hebben

een

korte

cyclustijd

en

een

goede

reproduceerbaarheid, wat hen geschikt maakt voor de productie van grote series. De oppervlaktekwaliteit is, zeker met gebruik van IMC, zeer goed. De processen hebben een hoge maatnauwkeurigheid. De styreenemissie is laag. Pultrusie Pultrusie is een continu-proces voor de productie van profielen in allerlei soorten en maten. Continue vezels worden van rollen getrokken en door een harsbad geleid. Vervolgens worden ze door een matrijs getrokken, die de vorm van het profiel bepaalt. Uitharding vindt plaats in een verwarmd gedeelte van de matrijs. Voor grotere en complexere profielen wordt de hars in de matrijs geïnjecteerd. Het proces laat een zeer grote variëteit aan profieldoorsneden, vezelmaterialen en harssystemen toe.

-74-

55106189-TOS/NET 10-5245

Bijlage C blad 3 Vanwege de productiemethode zijn de vezels sterk georiënteerd in de langsrichting van het profiel. Het is echter ook mogelijk weefsels, mat en vliezen in de doorsnede te verwerken. De profielen zijn halffabrikaten die eenvoudig kunnen worden bewerkt. Constructieprincipes sluiten goed aan bij gangbare technieken voor staalconstructies. •

Productvoorbeelden: deze techniek is geschikt voor het produceren van allerlei profielen. Deze profielen kunnen vervolgens worden verwerkt tot ladders, bordessen, roosters, dragende constructies, bruggen, enzovoorts.

•

Voordelen: de productie is een continu proces met alle voordelen van goede kwaliteitsbeheersing, onder andere goede maatbeheersing. De techniek is geschikt voor alle soorten vezels. ook meerdere soorten kunnen worden gecombineerd . Er is een hoog vezelvolumegehalte haalbaar(tot circa 70%) en daardoor een hoge specifieke stijfheid en sterkte van de profielen.

Vezelspuiten Het vezelspuiten is net als het handlamineren een open-mal techniek. Op de mal worden een lossingsmiddel en eventueel een gelcoat aangebracht. De vezels en de hars worden erop gespoten. Er vindt een constante aanvoer plaats van de hars en vezels naar een spuitpistool. De (glas)vezels worden van een rol getrokken en in het spuitpistool op de gewenste lengte gehakt. Vanuit dit pistool worden de gehakte vezels samen met de hars op een luchtstroom naar het product op de mal gespoten. Het pistool kan zowel handmatig als met een robot worden bediend. De dikte van het product kan lokaal worden vergroot door het spuitpistool langer op één plaats te houden. Deze techniek wordt ook wel gebruikt als aanvulling op het handlamineren. Luchtinsluitsels worden op dezelfde manier verdreven als bij handlamineren. •

Productvoorbeelden: voorbeelden van producten met deze techniek zijn vaten, bakken en scheepsrompen.

•

Voordelen: de investeringskosten voor deze techniek zijn laag. Ten opzichte van handlamineren is er tijdwinst. De wanddikte van het product is eenvoudig (lokaal) te variëren door langer te spuiten.

-75-

55106189-TOS/NET 10-5245

Bijlage C blad 4 Gesloten maltechnieken Bij gesloten maltechnieken wordt het totale pakket van (glas)-vezelmatten en andere versterkingen (bijvoorbeeld schuimdelen) in één keer in de mal gelegd. Vervolgens wordt het pakket afgedekt met een bovenmal. Op een aantal punten kan de hars, onder invloed van een drukverschil, vanuit een voorraadvat (harsvat) in de mal stromen. Aan de randen van de mal (einde van de vloeiweg) wordt de overtollige hars opgevangen. Het drukverschil is een overdruk in het harsvat (drukinjectie) en/of een onderdruk aan het einde van de vloeiweg (vacuüminjectie). Deze verwerkingstechniek wordt aangeduid met hars-injectie of Resin Transfer Moulding (RTM). Een variant van deze techniek is vacuümfolietechniek of vacuüminjectie. In plaats van de bovenmal wordt dan een folie gebruikt die met behulp van vacuüm over het pakket wordt gezogen. Dit vacuüm is ook de drijvende kracht achter het harstransport. Via slangen stroomt de hars dan het pakket in. •

Productvoorbeelden: voorbeelden van met deze techniek geproduceerde producten zijn boten, windmolenwieken en grote bakken of vaten.

•

Voordelen: de cyclustijd is korter dan met handlamineren. Het product heeft aan beide zijden een glad oppervlak. Bij vacuüminjectie is het oppervlak slechts aan één zijde glad. Door het gesloten mal principe is de styreenemissie laag. Met harsinjectie is een redelijk hoog vezelvolumegehalte te bereiken (tot meer dan 50%) en een laag gehalte aan luchtinsluitsels. Het proces is schoon in vergelijking met handlamineren.

RIM (Reaction Injection Moulding) Bij deze techniek worden twee reactieve componenten vanuit verschillende vaten in een gesloten matrijsholte gespoten. In de matrijs reageren ze met elkaar, waarna uitharding volgt. Het is bij deze techniek mogelijk om zowel korte vezels als vulstoffen mee te spuiten. De techniek wordt dan aangeduid als RRIM (Reïnforced RIM). Daarnaast kunnen van tevoren versterkingsmaterialen worden aangebracht in de matrijs. De toegepaste materialen zijn voornamelijk poly-urethaan (PUR) en nylon (NYRIM).

-76-

55106189-TOS/NET 10-5245

Bijlage C blad 5 •

Productvoorbeelden: voorbeelden van deze techniek zijn diverse panelen, bumpers, grilles, kasten, helmen en surfplanken.

•

Voordelen: met deze techniek kunnen grote en relatief complexe producten worden gemaakt. Door de relatief lage drukken en krachten (vergeleken met spuitgieten) is een aluminium- of kunststofmatrijs mogelijk. Het proces is schoon en energiezuinig.

GMT GMT is de afkorting voor Glas Mat versterkte Thermoplast. De grondstof voor deze techniek is een thermoplast (meestal polypropyleen, PP) gemengd met glasvezels (20-40%). Deze grondstof wordt geleverd in plaatvorm (blanks). Het op maat geknipte materiaal wordt op een lopende band verwarmd in een infraroodoven tot 190-210 EC. Hierbij smelt het PP, maar de glasmat zorgt voor de samenhang. Het verwarmde materiaal dat uit de oven komt, wordt handmatig of met een robot ingelegd in een matrijs. De pers sluit met hoge snelheid en onder hoge druk vloeit het materiaal uit. De matrijstemperatuur is 50-60 EC. Na 10-15 seconden (afhankelijk van de wanddikte) is het product gestold, waarna de matrijs wordt geopend. Met uitwerpers wordt het product uit de matrijs gestoten. •

Productvoorbeelden: voorbeelden van producten uit GMT zijn zitschalen, motoronderkapselingen (noise shields), accubakken en bumperdragers.

•

Voordelen: deze techniek heeft een korte cyclustijd en een goede maatbeheersing. Mede door de makkelijke vloei van het materiaal zijn complexe vormen mogelijk, waaronder ribben en variabele wanddikte. De techniek is zeer geschikt voor massaproductie en kan het tempo van een autofabriek bijhouden.

Wikkelen Bij deze techniek worden continue vezels (rovings) om een matrijs (mandrel of kern) gewikkeld. De matrijs wordt in een machine om de langsas geroteerd. Continue vezels worden van rollen getrokken en met hars geïmpregneerd. Vervolgens worden ze naar de roterende matrijs geleid en eromheen gewikkeld. Door de wikkelhoek te wijzigen, zijn de sterkte en de stijfheid gericht te sturen. Wanneer de hars voldoende is uitgehard, wordt de matrijs verwijderd. Soms wordt gebruikgemaakt van kernen die kunnen worden uitgespoeld of opgelost, of van "liners". Liners zijn dunwandige kernen van staal of kunststof. Deze blijven in het product achter.

-77-

55106189-TOS/NET 10-5245

Bijlage C blad 6 •

Producten: voorbeelden van deze techniek zijn buizen, drukvaten, windmolenbladen, hengels, masten.

•

Voordelen: met deze techniek is de ligging van de vezels (en daarmee de sterkte) goed te sturen. Het is mogelijk om grote, holle producten uit één stuk te maken. Deze techniek is geschikt voor een grote variëteit aan vezels en harssystemen, zelfs voor thermoplasten.

Autoclaaf De autoclaaf is een oven waarin temperatuur en druk instelbaar zijn. In een autoclaaf worden producten uitgehard onder hoge druk en temperatuur. Het product ligt hierbij in een enkelzijdige mal ingepakt onder een vacuümfolie, zoals beschreven bij vacuüminjectie. Door de verhoogde druk en temperatuur is een hoog vezelvolumegehalte en een laag gehalte aan luchtinsluitingen mogelijk. De hoge temperatuur maakt toepassing van warmhardende harssystemen, meestal epoxy, mogelijk. Voordelen hiervan zijn het werken met van tevoren geïmpregneerde vezels en goede mechanische en thermische eigenschappen van het eindproduct. De prepregs worden op rol aangeleverd door de materiaalfabrikant en zijn eenvoudig op maat te snijden. Het uithardingsproces wordt met temperatuur en druk gestuurd en verloopt daardoor gecontroleerd. •

Producten: met de autoclaaf worden hoogwaardige producten in kleine series gemaakt. Met name voor de lucht- en ruimtevaart en onderdelen voor racewagens.

•

Voordelen: Ten opzichte van handlamineren of spuiten zijn een hoger vezelvolumegehalte en een laag voidgehalte (minder luchtinsluitingen) haalbaar. Door de toepassing van uni-directionele prepregs is een goed gecontroleerde vezelplaatsing mogelijk. Het lamineren met prepregs is een zeer schoon proces met weinig afval. De maatbeheersing is zeer goed. Het proces laat complexe vormen toe, zoals het toepassen van ribben, sandwiches en kleine wanddiktes.

-78-

BIJLAGE D

55106189-TOS/NET 10-5245

CEMENTROUTE CLAIM EUPC, EUCIA & ECRC

-79-

55106189-TOS/NET 10-5245

Bijlage D blad 2

-80-

55106189-TOS/NET 10-5245

Bijlage D blad 3 Bron: [34] Reinforced Plastics.com: Feature ECRC heads search for composites recycling solutions, 01 juli 2008. Dick McKechnie, Thomas Wegman. http://www.reinforcedplastics.com/view/1089/ecrc-heads-search-for-composites-recyclingsolutions/ Recycling threat to Europe's composites industry ; 22 August 2006 Amanda Jacob The European Composites Industry Association (EuCIA) is calling for the disposal of composites waste by the cement kiln route to be accepted as ‘recycling’ in new European legislation. EuCIA has issued a position paper on the revision of the European Commission's Waste Framework Directive calling for the disposal of composites waste by the cement kiln route to be accepted as ‘recycling’. Without this change EuCIA says composites will not be able to meet the recycling targets of European waste directives like the End of Life Vehicle (ELV) and Waste Electrical and Electronic Equipment (WEEE) directives and the composites industries in other regions in the world will leave Europe far behind. In its statement EuCIA states its agreement on many of the principals of the directive but asks the European Parliament to take into consideration two facts. Firstly, that composite materials combine the advantages of several materials into one material which results in very high strength, low weight, corrosion resistance and other advantageous properties which from the environmental point of view lead to very significant energy savings and reductions of emissions over their whole long useful lifetime. And secondly, that because of their specific nature as a combination of materials composites need ‘recycling’ solutions that allow material recycling in combination with some energy recovery. EuCIA asks members of the European Parliament (MEPS) to support composites by introducing EuCIA's proposed amendment that ‘recycling’ means the recovery of waste into products, materials or substances whether for the original or other purposes. It does not include energy recovery except when energy recovery is an integral inseparable part of the recycling process.

-81-

55106189-TOS/NET 10-5245

Bijlage D blad 3 Composites recycling The composites waste management process EuCIA proposes starts with a recycling process carried out by European Composites recycling Services Company (ECRC) in order to make the waste a suitable resource for cement kilns. The manufacturing process for making cement requires a lot of energy (which is partly provided by the resin fraction of the composite material) and raw materials (provided by all other ingredients of the composite material). This energy turns the raw materials (present in the composite waste) into anhydrides which give the cement its binding power. This means the energy is incorporated into the cement and becomes part of it (which is different from pure incineration). When mixed with water, and whilst recombining with water, the cement uses this energy to bind together the mortar and stones. Some energy recovery will therefore always be an inseparable integral part of the recycling process when composites are recycled via the cement kiln route. The relationship between fibre reinforced plastics (FRP) and cement. (Source: EuCIA) Typical FRP composition Use in cement: •

25-35% resin Energy for making cement

•

25-45% glass fibre Raw material for cement

•

20-50% inert filler Al(OH)3/CaCO3 Raw material for cement.

EuCIA believes that without the cement kiln route complete recycling of all FRP/composite waste will be impossible. Support The EuCIA position paper and amendment proposal are supported by ECRC, which was created in 2004 by EuCIA and the resin and glass fibre manufacturers to set up a European wide composites recycling scheme. To get the proposed amendment introduced into and accepted by the European Parliament (EP) requires the support of a lot of European Parliamentarians (MEP's). In order to reach the required majority in the EP the support of MEP's of the new EU Member States is also required but in several of these a national composites industry association was not exist.

-82-

55106189-TOS/NET 10-5245

Bijlage D blad 4 Bron: [21]

-83-

55106189-TOS/NET 10-5245

Bijlage D blad 5

-84-

BIJLAGE E Bron: [46]

ANTI DUMPING EUCIA

55106189-TOS/NET 10-5245

-85-

BIJLAGE F

55106189-TOS/NET 10-5245

ACHTERGROND ENERGIEWAARDEN GEBRUIKT IN ENERGETISCHE ANALYSE (HOOFDSTUK 5)

Deze bijlage geeft een overzicht van het gebruikte rekenmodel, en hierin gebruikte aannames. Onderstaand worden de volgende aspecten nader verklaard: •

Rekenmodel

•

Aannames o Shredder energie o Energiebalans ReFiber (pyrolyse proces)

•

CED waarden

Rekenmodel Onderstaand is het gebruikte rekenmodel weergegeven, voor doorrekening van de energiebalans bij recycling van composiet materialen.

-86-

55106189-TOS/NET 10-5245

Bijlage F blad 2

-87-

55106189-TOS/NET 10-5245

Bijlage F blad 3

-88-

55106189-TOS/NET 10-5245

Bijlage F blad 4

Energie balans ReFiber (Bron: [54]) Onderstaand (Figuur 35) wordt de energiebalans gegeven voor het ReFiber pyrolyseproces. Deze gegeven zijn gebruikt in de omrekening naar voor energie voor 1 kg (Figuur 35 (b)).

(a)

,

(b) Figuur 35 1,07 MJ/kg opbrengst aan calorische energie

-89-

55106189-TOS/NET 10-5245

Bijlage F blad 5

Verkleining van het composiet materiaal De energie voor inzet van shredders is gebaseerd op de volgende bronnen: •

[62]

Sheets van de shredder company LLC, 10th International Auto Recycling

congres, basel Switzerland (March 2010); Scott Newell; Chairman; www.TheShredderCo.com •

[63] Untha shredding machines: http://www.untha.com/shredding-recyclingmachines

, (b)

(a)

Figuur 36

(a) overzicht heavy duty shredders (car shredders) [62]; (b) overzicht literatuurgegevens energieverbruiken diverse typen shredders [63]

Gebaseerd op bovenstaande figuur kan gesteld worden dat de energieverbruiken van de verschillende typen shredders variëren van ongeveer 6 kWh / ton tot 40 kWh / ton. Uit de literatuur zijn diverse typen shredders naar voor gekomen, variërend van autoshredders tot lichtere uitvoeringen. Hierbij is het niet zo dat een kleinere shredder per definitie minder energie verbruikt per ton, dit omdat deze het materiaal ook tot een kleinere / fijnere fractie vermaalt. Hierdoor is gekozen voor een energieverbruik van gemiddeld 20 kWh/ton. CED waarden: Uit de lijst met CED waarden is een short list gemaakt, welke onderstaand ingevoegd is.

-90-

55106189-TOS/NET 10-5245

Bijlage F blad 6

Figuur 37

Shortlist; overzicht CED waarden [55]