managing21.be

Managing21: een blik op het heden en de toekomst van de economie.

Archive for the 'grondstoffen' Category

Cyanobacteriën vormen basis van duurzame bouwmaterialen

Posted by managing21 on 9th juli 2024

Het is mogelijk om op basis van cyanobacteriën biogene bouwmaterialen te vervaardigen. Dat blijkt uit een onderzoek van wetenschappers aan het Fraunhofer Institute for Ceramic Technologies and Systems (IKTS) en het Fraunhofer Institute for Electron Beam and Plasma Technology (FEP). De onderzoekers merken op dat de bacteriën zich vermenigvuldigen zich in een voedingsoplossing, aangedreven door fotosynthese. Wanneer aggregaten en vulstoffen zoals zand, basalt of hernieuwbare grondstoffen worden toegevoegd, worden rotsachtige solide structuren geproduceerd. In tegenstelling tot de traditionele betonproductie genereert dit proces geen koolstofdioxide, wat schadelijk is voor het milieu. In plaats daarvan wordt de koolstofdioxide gebonden in het materiaal zelf.

“De bouwindustrie heeft een belangrijk probleem”, voeren de onderzoekers aan. “Cement – het hoofdbestanddeel van beton en misschien wel het meest gebruikte bouwmateriaal van deze tijd – is slecht voor het klimaat. De uitstoot van koolstofdioxide bij de productie van cement is erg hoog. Volgens het Duitse Umweltbundesamt (UBA) was de cementproductie in 2018 alleen al in Duitsland verantwoordelijk voor de uitstoot van ongeveer 20 miljoen ton koolstofdioxide. Dat komt overeen met ongeveer 10 procent van alle industriële emissies. Het is echter mogelijk om met een milieuvriendelijke, biologisch geïnduceerde methode biogene bouwmaterialen te produceren. Niet alleen stoot het proces zelf geen koolstofdioxide uit, maar het schadelijke gas wordt gebruikt voor het proces zelf en vervolgens gebonden in het materiaal.”

De huidige bouwsector heeft een bijzonder grote ecologische voetafdruk. – Foto: Pixabay/Dimitris Vetsikas

De kern van de nieuwe methode wordt door cyanobacteriën, voorheen bekend als blauwalgen, gevormd. Deze bacterieculturen zijn in staat tot fotosynthese. Als licht, vocht en temperatuur op elkaar inwerken, vormen ze structuren die bekend staan als stromatolieten van kalksteen. Deze rotsachtige biogene structuren bestaan al 3,5 miljard jaar in de natuur, wat getuigt van de veerkracht en duurzaamheid van dit biologische proces. Net als toen wordt koolstofdioxide uit de atmosfeer gevangen als onderdeel van het mineralisatieproces en vervolgens gebonden in het biogene gesteente. De Duitse wetenschappers, onder leiding van Matthias Ahlhelm en Ulla König zijn er met hun project BioCarboBeton nu in gelukt om dit natuurlijke proces met een technologische methode na te bootsen.

Verschillende toepassingen

“In de eerste stap om biomassa te produceren, worden de lichtgevoelige cyanobacteriën gekweekt in een voedingsoplossing”, werpen de onderzoekers op. “De intensiteit en kleur van de gebruikte lichtbron beïnvloeden de bacteriële fotosynthese en het metabolisme. Om ervoor te zorgen dat de bacteriële oplossing een mineralisatie kan ondergaan om stromatoliet-achtige structuren te produceren, worden calciumbronnen zoals calciumchloride toegevoegd. Vervolgens wordt een mengsel van hydrogels en verschillende vulstoffen, zoals diverse soorten zand, gecreëerd. Extra koolstofdioxide wordt toegevoegd om het proces te ondersteunen.”

Het bacteriële mengsel wordt geroerd tot het punt van homogeniteit en krijgt dan structuur door het over te brengen in bijvoorbeeld mallen. De mallen moeten bij voorkeur doorzichtig zijn,  zodat de processen van bacteriële stofwisseling en fotosynthese door kunnen gaan. De daaropvolgende mineralisatie leidt tot de uiteindelijke stolling. Het bacteriële mengsel kan ook worden gevormd door spuiten, schuimen, extrusie of additieve vervaardiging, waardoor het de vorm krijgt waarin de laatste stadia van mineralisatie plaatsvinden.

Als alternatief kunnen ook poreuze substraten worden gemaakt en vervolgens met de cyanobacterie-cultuur worden behandeld. “De vaste structuur die zich ontwikkelt, is tijdens het proces nog steeds poreus, zodat er licht naar binnen valt en de koolstofdioxide-fixatie wordt aangestuurd door de mineralisatie van kalksteen”, verduidelijkt Ahlhelm. “We kunnen het proces stoppen door het licht en vocht te verwijderen of de temperatuur te veranderen. Op dat moment sterven alle bacteriën gewoon af. Het resultaat is een vast product op basis van biogeen calciumcarbonaat en vulstoffen dat onder meer als baksteen kan worden gebruikt. De biogebaseerde bouwmaterialen die van cyanobacteriën zijn gemaakt, bevatten geen giftige stoffen.”

Een van de doelen van het project BioCarboBeton is het bepalen van de mogelijke eigenschappen van de biogene materialen die kunnen worden geproduceerd en het opschalen van de processen. De onderzoekers denken daarbij al na over een circulair procesontwerp. De koolstofdioxide zou onder meer afkomstig kunnen zijn van industriële afvalgassen. Basalt en mijnafval zouden gebruikt kunnen worden als calciumbron, maar dat geldt ook voor melkresten van zuivelbedrijven. Naast zand kunnen ook bouwafval of hernieuwbare bronnen als vulmiddel worden gebruikt.

De Duitse wetenschappers merken op dat de technologie voor verschillende toepassingen kan worden gebruikt. “Dankzij de gerichte selectie van vulstoffen en het beheer van de parameters kunnen producten worden gemaakt voor een groot aantal verschillende toepassingen”, werpen de onderzoekers op. “Potentiële toepassingen zijn onder meer  isolatiemateriaal, baksteen, bekistingsvulling en zelfs mortel of stucwerk dat uithardt of verhardt nadat het is aangebracht.”

De uiteindelijke bedoeling van BioCarboBeton is om fabrikanten in staat te stellen de milieuvriendelijke bouwmaterialen op biologische basis in de benodigde volumes, snel en kosteneffectief te produceren. Ahlhelm en König zeggen absoluut in het proces te geloven. “Onze methode laat het enorme potentieel zien dat door de biologisatie-technologie kan worden ontsloten. In het algemeen biedt BioCarboBeton een kans om een grote stap te zetten in de richting van een circulaire economie in de bouwsector en daarbuiten.”

Meer over dit onderwerp:

Posted in grondstoffen, immobiliën & constructie, milieu, Stad | Reacties uitgeschakeld voor Cyanobacteriën vormen basis van duurzame bouwmaterialen

Innovatie in ontwerp elektrische wagens rem op toenemende vraag naar koper

Posted by managing21 on 24th juli 2023

Fabrikanten van elektrische wagens hebben in hun jongste ontwerpen de efficiëntie van hun voertuigen gevoelig opgedreven. Daardoor hebben de constructeurs minder behoefte aan koper. Wanneer de volgende generaties elektrische voertuigen op de markt komen, zal de vraag naar het metaal in de toekomst wellicht gevoelig dalen. Dat blijkt uit rapporten van Goldman Sachs en de CRU Group.

De sterke toename in de verkoop van elektrische voertuigen, geleid door de groei in China, betekent dat de vraag naar koper de rest van het decennium zal blijven groeien, maar de innovatie in elektrische voertuigen zal volgens de rapporten een beperkende factor blijken. Koper wordt gezien als een belangrijke factor in de overgang naar duurzame energie. Dat heeft vooral te maken met de bedrading die in de elektrische voertuigen moet worden aangebracht. Elektrische wagens kunnen tot 80 kilogram kopper bevatten. Dat is vier keer zoveel als een klassieke wagen met een verbrandingsmotor.

Besparing op gewicht en kosten

Goldman Sachs betoogt dat elektrische voertuigen vorig jaar goed waren voor twee derde van de wereldwijde groei van de vraag naar koper. Maar fabrikanten van dit type wagens en batterijen hebben manieren gevonden om op het gewicht en de kosten van hun ontwerpen te besparen, waardoor er ook minder koper per voertuig nodig is. Volgens CRU Group zal er de rest van dit decennium per elektrische wagen nog gemiddeld tussen 51 kilogram en 56 kilogram koper nodig zijn. Eerder werd nog gerekend op een gewicht tussen 65 kilogram en 66 kilogram. Goldman Sachs verwacht dat er eind dit decennium nog 65 kilogram koper per auto nodig zal zijn, tegenover 73 kilogram vorig jaar.

De productie van batterijen in de fabriek van BMW in Leipzig. (Foto: BMW Group)

“Dit kan de eerste rem zijn op de toenemende vraag naar koper”, benadrukte Robert Edwards, analist bij de CRU Group. “Een aantal van de eerdere prognoses over de potentiële vraag naar koper voor duurzame energie waren wellicht overdreven agressief.” Er zijn verscheidene technische ontwikkelingen die de vooropgestelde vertraging van de behoefte aan koper kunnen verklaren. Onder meer is er sprake van een verschuiving naar compactere batterijen, waarbij cellen niet in modules hoeven te worden bedraad, net zoals het gebruik van dunnere koperfolie in de batterijcellen en een verschuiving naar systemen met een hoger voltage, waarbij minder bedrading nodig is.

Bij Tesla is er onder meer sprake van een overstap naar een technologie met 48 volt voor de secundaire accu, een batterij die wordt gebruikt om functies zoals de verlichting en de ruitenwissers van elektriciteit te voorzien. Volgens Elon Musk, topman van Tesla, zou de behoefte aan koper in de toekomstige elektrische voertuigen tot een kwart van het huidige niveau kunnen worden teruggebracht.

Marktaandeel

Goldman Sachs noemde de innovatie in de ontwikkeling van batterijen en de mogelijke verschuiving naar systemen met een hoger voltage zoals dat van Tesla de belangrijkste rem zal zijn voor de impact van de toenemende verkoop van elektrische wagens op de wereldwijde vraag naar koper.

Goldman Sachs verwacht dat de wereldwijde behoefte aan koper voor elektrische voertuigen dit jaar één miljoen ton zal bedragen. Tegen eind dit decennium zou dat oplopen tot 2,8 miljoen ton per jaar. Eerder was voor dat tijdstip een volume van 3,2 miljoen per jaar in het vooruitzicht gesteld. Wel wordt opgemerkt dat de toenemende penetratiegraad van de elektrische wagens in het wereldwijde autopark, het dalend kopergebruik in elk individueel voertuig zal compenseren.

Robert Edwards zegt daarbij te verwachten dat elektrische wagens en plugin hybrides in de wereldwijde autoverkoop eind dit decennium een aandeel van 42 procent zullen hebben uitgebouwd. Eerdere prognoses hadden gewag gemaakt van een aandeel van 33 procent. De analist merkt daarbij op dat vele analisten zich blijkbaar schuldig hebben gemaakt aan een onderschatting van de mogelijkheden van de fabrikanten van elektrische voertuigen om technologieën te ontwikkelen die het gebruik van het metaal beperken.

De prijs van koper op de London Metal Exchange was in maart vorig jaar, deels dankzij het rooskleurige verhaal over de vraag naar elektrische voertuigen, opgelopen tot een recordhoogte van 10.845 dollar per ton. Sindsdien is die prijs echter met bijna een kwart gedaald.

Meer over dit onderwerp:

Posted in automotive, grondstoffen, Mobility, transport & logistiek | Reacties uitgeschakeld voor Innovatie in ontwerp elektrische wagens rem op toenemende vraag naar koper

Gerecycleerd plastic afval interessante grondstof voor bouwsector en wegenaanleg

Posted by managing21 on 22nd juli 2023

De recyclage van plastic afval kan een bron zijn voor de recyclage van autowegen en gebouwen. Dat blijkt uit een studie van wetenschappers van de Stanford University. De onderzoekers betogen daarbij dat in de toekomst gebouwen en verkeerswegen van plastic afval kunnen worden gemaakt. Concreet werd vastgesteld dat gerecycleerd polymeercomposiet dat met glasvezel is versterkt – een sterke kunststof die vaak in de onderdelen van auto’s, schepen en vliegtuigen wordt gebruikt – als een veelbelovend materiaal voor hergebruik in gebouwen kan worden bestempeld.

De onderzoekers Michael Lepech en Zhiye Li, ingenieurs aan de Stanford University, stellen dat de recyclage van plastic afval grote mogelijkheden biedt voor infrastructurele toepassingen. “Gebouwen die uit polymeercomposieten zijn vervaardigd, zouden aan het einde van hun levensduur compleet kunnen worden gerecycleerd”, werpen de wetenschappers op. “Dat kan voor de industrie een belangrijke gamechanger blijken. De grote hoeveelheden aan beschikbaar materiaal, die waarschijnlijk bovendien een uniforme samenstelling vertonen, zouden de recyclage tot een andere infrastructuur-toepassing aanzienlijk eenvoudiger maken.”

Belangrijke voordelen

Om die mogelijkheden te optimaliseren, moeten er volgens Lepech en Li een aantal maatregelen worden doorgevoerd. Daarbij wordt gewag gemaakt van onder meer een verbeterde afvalsortering en een stimulering en ondersteuning van de innovatie in de recyclage van plastic. Andere ingrepen zijn de oprichting van een database die de prestaties van bepaalde plastic mengsels moet weergeven, terwijl tevens wordt aangestuurd op de constructie van modellen die de duurzaamheid van deze materialen onder verschillende gebruiksomstandigheden moeten voorspellen.

Onder meer bij de aanleg van wegen kan van gerecycleerd plastic gebruik worden gemaakt. (Foto: Caterpillar)

Lepech en Li verduidelijken dat een verbeterde recyclage van plastic afval voor infrastructuur ook voordelen kan bieden voor andere sectoren van de circulaire economie. “Verbeterde versies van gerecycled plastic in de infrastructuur betekenen een voorbeeld van de creatie van waarde door een stimulering van de vraag”, benadrukken de wetenschappers. “De gerecycleerde materialen moeten aan bepaalde prestatie-eisen voldoen en een lagere milieu-impact hebben dan hun conventionele tegenhangers.”

Een verbeterde recyclage van plastic afval heeft volgens de wetenschappers niet alleen voordelen voor het milieu, maar kan ook voor bedrijven tot een aantrekkelijke activiteit uitgroeien. “Dankzij een ondersteunende regelgeving kunnen deze activiteiten belangrijke baten opleveren aan bedrijven die onderdeel vormen van de circulaire economie”, werpen de onderzoekers op. “Er zijn bovendien duidelijk operationele efficiënties mogelijk wanneer men niet afhankelijk is van onontgonnen fossiele grondstoffen.”

Andere toepassingen

“Vanuit het oogpunt van risicomanagement zou anderzijds de kans op milieurampen, zoals olielekkages, kunnen afnemen en zouden de verzekeringspremies kunnen dalen”, zeggen Lepech en Li nog. “Er zijn zeker groeikansen door zich te richten op markten die milieuvriendelijke of duurzame producten waarderen.”

Naast gebouwen en wegen zijn er volgens de wetenschappers nog enkele belangrijke potentiële toepassingen voor de verbeterde recyclage van plastic afval, maar daarbij is zelden nood aan evenveel plastic afval of materiaal dat een lange levensduur heeft. “Verpakkingen gebruiken meer dan 60 procent van het plastic dat wereldwijd wordt gerecycleerd, maar die producten hebben slechts een korte levensduur”, beklemtonen Lepech en Li. “Sommige auto-onderdelen kunnen eveneens van gerecycleerd plastic worden vervaardigd, maar er is relatief weinig materiaal nodig om die componenten te produceren.”

Wel wijzen de wetenschappers op enkele belangrijke obstakels die het hergebruik van plastic afval voor deze toepassingen kunnen belemmeren. “Onder meer de logistiek van het beheer van de afvalstromen vormt een probleem”, werpen de onderzoekers op. “De materiaalstroom in deze sector is bijzonder variabel. De volumes kunnen van maand tot maand veranderen. Dat geldt tevens voor de types van plastic, die onder meer van verschillende soorten verpakkingen afkomstig kunnen zijn, die beschikbaar zijn.

Meer over dit onderwerp:

Posted in automotive, grondstoffen, Mobility, transport & logistiek | Reacties uitgeschakeld voor Gerecycleerd plastic afval interessante grondstof voor bouwsector en wegenaanleg

Tsjechisch lithium kan belangrijke bijdrage leveren tot Europese energiezekerheid

Posted by managing21 on 24th mei 2023

Tsjechië zou een belangrijke producent van lithium kunnen worden. Het land zou daardoor bovendien een belangrijke bijdrage kunnen leveren tot de algemene energiezekerheid van Europa. Dat heeft Petr Fiala, premier van Tsjechië, gezegd. Tsjechië herbergt in zijn ondergrond naar schatting ongeveer 3 procent van alle lithiumvoorraden in de wereld.

Het overgrote deel van de Tsjechische voorraden bevindt zich in Cínovec, dicht bij de grens met Duitsland. Volgens experts zou Cínovec de grootste lithiumreserves van Europa kunnen hebben.

Lithiumrevolutie

Lithium is de belangrijkste grondstof voor de productie van batterijen voor elektrische auto’s en hernieuwbare energiebronnen. “We staan aan de vooravond van de lithiumrevolutie”, lichtte Fiala de Tsjechische ambities toe. “Het gebruik van lithium zal in de toekomst dan ook aanzienlijk toenemen en Europa zal de productie van kritieke grondstoffen op zijn eigen grondgebied intensief ondersteunen.”

Tsjechië zou over een voorraad van 7 ton lithium beschikken. (Foto: Geomet)

Lithium – dat door de Europese Unie als een cruciaal materiaal wordt aangemerkt – is van cruciaal belang voor de productie van batterijen voor elektrische voertuigen en technologieën voor hernieuwbare energie. De afzettingen in Tsjechië bevinden zich in de regio waarvan de economie momenteel nog altijd op steenkoolwinning is gebaseerd. Dit betekent dat lithium de regio een belangrijke kans biedt om een economische heropleving tot stand te brengen.

“De ontginning van de lithiumreserves biedt een opportuniteit om nieuwe investeerders naar de regio Ústí aan te trekken, de levensstandaard van de lokale bevolking te verbeteren en duizenden nieuwe arbeidsplaatsen te creëren”, betoogde Fiala daarbij. “We hebben een kans om een centrum van moderne energie en hernieuwbare bronnen te creëren in een regio die ooit compleet door steenkool werd gedomineerd.”

De Tsjechische premier benadrukte dat voor de ontginning van de reserves een samenwerking met de Duitse deelstaat van groot belang kan zijn. Daarom hebben Tsjechië en Saksen een principe-akkoord getekend over een samenwerking bij strategische projecten, waaronder de winning van grondstoffen zoals lithium.

De ontginning van de lithiumvoorraden in Cínovec, een honderdtal kilometer ten noordwesten van de Tsjechische hoofdstad Praag, zal gebeuren door de onderneming Geomet, een bedrijf dat grotendeels in handen is van Severo?eské Doly, onderdeel van het energieconcern ?EZ Group.

Diepe mijnbouw

Een definitieve haalbaarheidsstudie, die antwoord moet geven op een aantal fundamentele vragen over de mogelijkheden van een rendabele lithiumproductie in Cínovec, zou tegen eind dit jaar moeten worden voorgesteld. De eigenlijke ontginning zou over drie tot vier jaar van start kunnen gaan, op voorwaarde dat Geomet op dat ogenblik al een bouwvergunning voor het project in bezit heeft.

De ?EZ Group voert over het project momenteel in gesprek met de burgemeesters van de omliggende dorpen. “Er is hier sprake van diepe mijnbouw”, verduidelijken woordvoerders van het concern. “Dit betekent dat alleen de ingang van de mijn aan de oppervlakte zichtbaar zijn. Het erts zal op een diepte van tweehonderd tot vijfhonderd meter onder de grond worden gewonnen. Daar zal ook al de eerste verwerking gebeuren. De verdere behandeling zal gebeuren op een locatie in de onmiddellijke omgeving van de afzetting. Daarna zullen de grondstoffen verder weg worden afgevoerd.

Volgens Pavel Cyrani, ondervoorzitter van de ?EZ-groep, moeten de kosten van het hele project op ongeveer 15 miljard Tsjechische kroon – 635 miljoen euro – worden geraamd. Een gedeelte van die middelen zou kunnen worden gedekt door subsidies van het Just Transition Fund van de Europese Commissie”, beklemtoonde Cyrani. “Dat geld zou vooral de werken voor de exploratie van de site moeten dekken. Daarnaast wordt er gerekend op een commerciële financiering, waarbij middelen door de aandeelhouders worden aangebracht, aangevuld met kredieten van de banken.”

Geraamd wordt dat de mijn in Cinovec jaarlijks een productie van gemiddeld 29.386 ton lithiumhydroxide zou kunnen opleveren. De site zou een levensduur van vijfentwintig jaar kunnen hebben.

Meer over dit onderwerp:

Posted in automotive, grondstoffen, industrie, Mobility | Reacties uitgeschakeld voor Tsjechisch lithium kan belangrijke bijdrage leveren tot Europese energiezekerheid