De Essentiële Rol van Metalen in Moderne Technologie en Duurzaamheid

Metalen zijn onmisbaar geworden in onze huidige wereld. Van bouw- en constructiematerialen, verschillende vervoermiddelen tot elektronica en huishoudelijke artikelen zoals kookgerei. We gebruiken dagelijks onbewust metalen objecten zonder te beseffen wat er nodig is voordat het metaal is verwerkt tot een bruikbaar voorwerp.

De productie van zonnepanelen, elektrische auto's en windturbines vereist in het bijzonder enorme hoeveelheden van verschillende metalen, vaak veel meer dan het gebruik van fossiele brandstoffen. Dit omvat zeldzame metalen zoals kobalt, lithium en neodymium, maar ook de vraag naar aluminium, cadmium, koper, gallium, indium, grafiet, ijzer, lood, nikkel, silicium, tin en zink neemt sterk toe. Door de enorme schaal van zonne- en windparken en elektrische auto's is de behoefte aan deze soorten metalen ook explosief toegenomen.

Metalen worden zelden in zuivere vorm in de natuur aangetroffen. Metalen worden meestal gedolven in de vorm van ertsen, die in de metallurgie worden omgezet in de zuivere metaalvorm. Voorbeelden hiervan zijn de winning van gietijzer uit ijzererts met behulp van hoogovens of de elektrochemische omzetting van bauxiet in aluminium.

Het vervaardigen van zuivere metalen uit hun erts is in veel gevallen een kostbaar en energie-intensief proces. Elk metaal heeft zijn eigen soort proces. Zoals bekend is ijzer veruit het meest voorkomende metaal en heeft het zware industrie nodig om het om te zetten in staal. Verschillende processen, van de hoogoven, zuurstofconvertor, warme en koude walsmolens tot aan de dompellijn voor galvaniseren, zijn nodig voor een bruikbaar eindproduct.

Andere metalen zoals aluminium worden door elektrolyse uit alumina gewonnen. Alumina is gezuiverd bauxiet, dat in feite aluminiumerts is. Het elektrolyseproces omvat het gebruik van veel elektriciteit om elektrolyten af te breken en basiselementen te vormen. Om dit proces mogelijk te maken, moet de alumina voor de elektrolyse worden vloeibaar gemaakt zodat de elektriciteit kan passeren. Aluminium is een van de metalen die op deze manier uit zijn erts wordt gewonnen.

Zink wordt gemaakt met behulp van een combinatie van een smeltproces en een elektrolytisch proces. Een mengsel van zinkhoudende concentraten of secundair zinkmateriaal, zoals zinkoxiden, wordt gebruikt als grondstof voor de roostinstallatie. Het concentraat wordt verbrand, waarbij onzuiver zinkoxide, zwaveldioxide en warmte vrijkomen. Het onzuivere zinkoxide wordt opgelost in zwavelzuur om een zinksulfaatoplossing te vormen. De verontreinigingen, zoals andere metalen, worden zoveel mogelijk uit de oplossing verwijderd. In de laatste fase wordt zinkmetaal door middel van elektrolyse uit de gezuiverde zinksulfaatoplossing gewonnen.

Kopererts ondergaat eerst een flotatieproces om het erts te zuiveren, dit is nodig omdat kopererts normaal minder dan 1% koper bevat. Dit proces levert verschillende soorten andere metalen op, variërend van nikkel en kobalt tot verschillende edelmetalen. Het erts wordt vervolgens verder gezuiverd door middel van een roosterproces, en koperconcentraat wordt omgezet en geconcentreerd naar een hogere zuiverheid via een convertor, wat in feite een chemisch proces is. Een laatste stap naar zuiver koper wordt bereikt door elektrolytische raffinage.

De voordelen van metaalrecycling zijn enorm; hergebruik van dit soort materialen is cruciaal om bodemuitputting te voorkomen. De wereldwijde voorraden van metaalerts zijn ook beperkt en eindig. Door metalen te hergebruiken, hoeft er geen erts te worden gewonnen. Dit is natuurlijk gunstig voor de leefomgeving en de natuur. Het verwerken van gewonnen erts tot herbruikbaar metaal bespaart een enorme hoeveelheid energie: voor ferrometalen kan dit oplopen tot 75%; voor aluminium zelfs 95%; voor zink is dit nog steeds 60%; en voor koper ongeveer 85%.

In een wereld waar klimaatverandering en kooldioxide-uitstoot dagelijks centraal staan, zijn energiebesparingen natuurlijk de belangrijkste reden voor het recyclen van metalen. Door metalen en ijzermaterialen te hergebruiken en te recyclen, worden ook op dit gebied winst behaald en wordt de belasting van het milieu en de luchtkwaliteit verminderd. Overweeg de volgende gemiddelde besparingen: tot 86% minder luchtvervuiling, 40% minder watergebruik en daardoor ongeveer 76% minder watervervuiling.

Het grote voordeel van metaalrecycling is tenslotte dat dit materiaal vrijwel 100% kan worden gerecycled. Er gaat dus weinig tot geen materiaal verloren tijdens het recyclingproces.

Volgens de Richtlijn Industriële Emissies 2010/75/EU (Geïntegreerde Preventie en Bestrijding van Verontreiniging) voor de productie en verwerking van ferro- en non-ferrometalen, behoren wassers tot de beste beschikbare technieken om emissies te verminderen. Ravebo heeft natgaswassers ontworpen om vrijwel alle veelvoorkomende emissies in de metaalindustrie te absorberen en te verminderen. De wassers zijn ontworpen volgens een zogenaamd open sproeisysteem, waarbij de absorptie plaatsvindt in de zeer fijne druppels die door speciale sproeiers worden gegenereerd. Het grote voordeel, naast de hoge efficiëntie, van dit type wasser is een zeer lage drukval, wat betekent dat het energieverbruik laag is.

Een ander sterk punt van dit type wasser is het vermogen om zowel fijnstof als chemische componenten gelijktijdig te decimeren tot acceptabele emissiegrenzen. De wassers zijn zo veelzijdig dat de installatie kan worden opgebouwd uit meerdere secties in serie, zodat het volledige spectrum van verontreinigingen kan worden verwijderd en de temperatuur van het afvalgas drastisch kan worden verlaagd door adiabatische koeling. De constructie en de gebruikte materialen in de wasser zijn zo ontwikkeld dat inkomende gastemperaturen tot 900 °C kunnen worden verwerkt.

De wasser zet een probleem aan de gaszijde eigenlijk om in een probleem aan de vloeistofzijde. De verontreinigingen die door het afgas worden meegevoerd, worden geabsorbeerd door de wasvloeistof, waardoor deze verontreinigd raakt. Om te voorkomen dat er veel water wordt afgevoerd om binnen de emissiegrenswaarden aan de gaszijde te blijven, zijn er voorzieningen geïnstalleerd die het mogelijk maken het water te recyclen.