Sterk in staal: Tata Steel zet in op nieuwe recyclingmethoden

donderdag, 3 juni 2021

Een gemiddelde auto bestaat voor ongeveer twee derde uit staal. Hoewel staal in principe zeer goed te recyclen is, heeft automotive staal zijn eigen handleiding. Bij Tata Steel in IJmuiden bouwen ze hard aan de ideale methoden voor het hergebruik van autostaal, aldus online platform Green Light.

 

De wereld gebruikt enorm veel staal. Op jaarbasis vragen gebouwen, schepen en auto’s samen om 1.800 miljoen ton. Bij de productie van een ton staal komt ongeveer twee ton CO₂ vrij. Per kilo een stuk minder dan aluminium of koolstofvezel, maar dankzij de immense productie is de staalindustrie een flinke donateur aan het broeikaseffect.

 

In navolging van het klimaatakkoord van Parijs – een CO₂ -neutraal Europa in 2050 is het doel – zet de staalindustrie sterk in op de terugdringing van de emissie van koolstofdioxide. Het recyclen van staal is ook een belangrijke pijler in de CO₂ -reductie. Want daar komt flink minder energie bij kijken dan bij ontginning en productie van het virgin materiaal. Momenteel komt al meer dan 40 procent van de wereldwijde staalproductie tot stand via recycling.

 

Decennia vertraging

Mooie cijfers, die tegelijkertijd veel ruimte voor verbetering bieden. Staal is in theorie immers voor 100 procent recyclebaar zonder verlies van kwaliteit. Volgens Nick Silk, Sustainability Lead Automotive bij Tata Steel, heeft dat in belangrijke mate te maken met de hoeveelheid gebruikt staal – schroot – dat voorhanden is. ‘Er zit een flinke vertraging tussen wanneer wij het staal maken en wanneer we het terugkrijgen. Het grootste deel van het staal dat we hergebruiken, komt uit de jaren tachtig. Er is voldoende schroot om 40 procent van het staal te recyclen. Elk jaar wordt dat gelukkig meer.’ Staal in een gebouw gaat immers vijftig tot honderd jaar mee en in een auto bewijst het met gemak ook vijftien tot twintig jaar dienst. Alleen staal verwerkt in blikjes komt na een jaar alweer terug.

 

Zink

Eventjes al je oude staal verzamelen en in de hoogoven omsmelten tot een verse plak is er ook niet bij. ‘Tata in IJmuiden is een hoogoven en oxystaalfabriek. In het productieproces kun je hooguit 20 procent schroot aan het primaire ijzer toevoegen, zoals bijvoorbeeld constructiebalken’, aldus Silk. De oxystaalfabriek is bovendien niet dol op alle soorten schroot. Automotive staal heeft bijvoorbeeld een beschermende zinkcoating tegen roestvorming. Zelfs als je met twintig procent automotive schroot werkt, is het zinkstof dat in de staalfabriek als restproduct ontstaat té verdund om te verkopen aan de zinkindustrie en zo weer te recyclen. Daarnaast verstoren het zink en koper uit automotive schroot de ijzer- en staalproductie.

 

De zogenaamde electric arc furnace, kort EAF genoemd, is een schrootsmelter die wél staal afkomstig uit end-of-life voertuigen lust. De EAF kan overweg met alle soorten schroot, maar maakt geen nieuw ruwijzer. Deze alleseter eet echter ook iets anders: elektriciteit. ‘Zolang je niet met groene stroom werkt en geen nieuw ijzer maakt, is de EAF eigenlijk geen eerlijke vergelijking’, vertelt Silk.

 

 

Van hoogoven naar reactorvat

Maar er leiden meer wegen naar Rome. Tata Steel, dat met een gemiddelde IJmuidense CO₂-uitstoot van 1,86 ton per ton staal een van de vijf ‘schoonste’ staalproducenten volgens Word Steel is, heeft naast de twee hoogovens in IJmuiden ook een HIsarna-faciliteit. Dit is een innovatieve ijzerproductie- en recyclingproeffabriek, die momenteel tussen laboratorium en productiefaciliteit in zit. ‘We maken er al ijzer, maar nog op kleine schaal. Het is een pilotproject dat in 2030 zou kunnen leiden tot een volwaardige staalfabriek’, aldus Nico Langerak, Department Manager Applications & Engineering bij Tata Steel Europe.

 

De HIsarna-technologie werkt compleet anders dan in de basis stokoude hoogovenmethodiek (de basisbeginselen van de hoogoven gaan terug tot de Romeinen) met grote brokken ijzererts en kolen-cokes. Langerak: ‘De HIsarna-technologie is een reactorvat waarin heel fijne poederdeeltjes van ijzererts en kolen in een cycloon geïnjecteerd worden. De kooldeeltjes peuteren dan het zuurstof van het ijzeroxide af en er komt ruwijzer tevoorschijn.’

 

Omdat slechts een paar concurrenten met een redelijk vergelijkbaar proces bezig zijn, noemt Langerak de HIsarna-methode ‘vrijwel uniek in de wereld’. Het grote voordeel van de HIsarna-technologie is dat er veel minder kolen nodig zijn. De CO₂-uitstoot is lager en veel zuiverder waardoor je meer mee kunt. Het afvangen, opslaan (bijvoorbeeld in een leeg gasveld in de nabijgelegen Noordzee) en hergebruiken van het koolstofdioxide is zo makkelijker. Van afgevangen CO₂ kunnen bijvoorbeeld plastics of waterstof worden gemaakt. Langerak: ‘De HIsarna-technologie stoot minstens 25 procent minder uit dan de hoogoventechnologie. En als je dat combineert met CO₂-afvang, dan zit je op zeker 80 procent minder CO₂-uitstoot.’

 

Revolutie

Als je de verschillende voorlopers meerekent, is de HIsarna-methode al dertig jaar in ontwikkeling. ‘We hebben niet nóg eens dertig jaar de tijd. Over een decennium moeten we alle soorten staal kunnen recyclen terwijl we op grote schaal CO₂-reduceren’, zegt Langerak. Tata Steel zet voor 2030 in op verschillende technologieën om CO₂ te besparen. Waaronder wellicht ook een combinatie van electric arc furnace, op groene stroom én een HIsarna-fabriek voor grote volumes. In 2050 moet de vertrouwde hoogoven dan helemaal verdwenen zijn.

 

Dat is goed nieuws voor de autorecyclingindustrie: zowel EAF als HIsarna kunnen prima overweg met zinkhoudend schroot. Bij de HIsarna-technologie wordt het zink opgevangen uit dampvorm. ‘We merken dat autofabrikanten meer gerecycled staal in hun auto’s willen hebben. Zo reduceren ze hun CO₂-uitstoot en hebben ze een positief verhaal richting de consument’, zegt Nick Silk.

 

Het scheiden van staal

Silk denkt dat shredderbedrijven in de toekomst staal afkomstig uit end-of-life voertuigen wel moeten gaan apart houden of het schroot ervan scheiden van staal dat afkomstig is uit andere producten. ‘Staalscheiding is op dit moment nog niet nodig. Het onbeklede automotive staal uit de jaren tachtig is prima te mixen met het laag gelegeerde staal van tegenwoordig. De tendens is echter dat staal steeds sterker wordt. Bij staal van hoge sterkte worden elementen toegevoegd en dat wil je niet in je staalmix hebben bij het maken van staal voor buitenpanelen van auto's.’

 

Volgens Silk werd hoge sterkte staal de afgelopen paar jaar voor zeker de helft sterker. Verder is belangrijk dat staal niet gemengd wordt met andere materialen. Ook daar ligt een taak voor de verwerkingscentra. De staalrecyclingindustrie is koper liever kwijt dan rijk. Koper kun je immers niet zoals zink in dampvorm opvangen. En koper maakt staal bros. Voor de verdere verwerking is dat desastreus.

 

Silk ziet het belang van het scheiden van staalsoorten vergroten als over een aantal jaar de vraag naar gerecycled automotive staal omhooggaat. ‘Na 2030 hebben we mogelijk twee aparte processen. Je hebt zowel de EAF, voor het opnieuw smelten van schroot, als de hoogoven. En er worden nieuwe processen voor het maken van ijzer overwogen, zoals DRI – kort voor direct gereduceerd ijzer – en de HIsarna-technologie, die complementair aan elkaar zijn.’

 

Als Tata Steel met meerdere processen gaat werken, heeft elk proces zijn eigen staalvoorkeuren. ‘Plaatstaal voor auto’s maken van hoog gelegeerde kogellagers en rails is niet ideaal. We kunnen die materialen beter opnieuw gebruiken voor hoger gelegeerd staal. En ook autostaal blijft in zijn eigen loop. In onze toekomstige EAF recyclen we de buitenpanelen van gebruikte auto’s weer tot staalsoorten bestemd voor nieuwe buitenpanelen. Door goed te scheiden kunnen we toe naar 100 procent recycling’, aldus Silk.

 

Tata Steel kan als staalfabrikant een handje helpen bij het scheiden van staal. Nico Langerak: ‘We gaan onze rollen staal om de meter merken met een digitale handtekening. Je weet zo in detail om welke staalsoort het gaat. Bij de brandweer hebben ze al complete handleidingen waar ze een bepaald type stalen auto moeten openknippen. Dat zou je kunnen doortrekken naar autorecyclingbedrijven. Ze weten straks precies met welke staalsoort ze te maken hebben en hoe ze die kunnen verwerken.’

 

Stevige batterijen

Staal en de elektrische auto. Het was een tijdje een ongelukkig huwelijk. Nu de batterijtechnologie snel vooruitgaat, vormt staal geen onoverkomelijke belemmering meer voor het gewicht. Sterker nog, staal is van harte welkom om het batterijpakket van de elektrische auto te verstevigen. ‘Je ziet dat vooraanstaande fabrikanten van elektrische auto’s de batterij als een manier zien om de constructie te versterken. Ze gebruiken het als ondersteunend geraamte. Dat gaat dus verder dan alleen bots- en brandveiligheid. Als je batterijpakket dankzij speciaal hoge sterkte staal sterk genoeg is, kun je elders staal weglaten’, aldus Langerak. Ook in het omhulsel van de batterijen en in de elektromotor wordt speciaal ontwikkeld staal gebruikt. ‘Staal dat zo bijzonder is, dat je het graag weer terug ziet in een tweede leven.’

 

Tekst: Jens Holierhoek
Foto’s: Green Light
Bron: ARN/ Green Light

 

Online platform Green Light

Green Light is het nieuwe communicatieplatform van ARN. Het platform is in Nederland en daarbuiten dé bron van nieuws over ontwikkelingen en innovaties in autorecycling. Green Light biedt dagelijks een podium aan alle betrokken stakeholders op het gebied van autorecycling en draagt daarmee bij aan kennisuitwisseling en samenwerking. Zie voor meer informatie: www.greenlight.nl.

 

Advertentie