Jones brugge urban_mining_2_9_2015

Stadsmijnbouw is de
toekomst:
pleidooi voor een systeemvisie
Dr. Ir. Peter Tom Jones
(IOF Onderzoeksmanager KU Leuven, SIM² &
Voorzitter i-Cleantech Vlaanderen vzw)
Brugge, 2/9/2015

• Inleiding – grondstoffencrisis als onderdeel van
een ruimere problematiek
• Transitiemanagement als nieuw kader
• Transitiepaden:
o Duurzaam energiebeheer
o Duurzaam materialenbeheer – circular economy, urban en landfill
mining
o Nieuwe businessmodellen
• Transities leveren massa’s voordelen op
Overzicht
Jones/Urban Mining 2

Het preanalytische uitgangspunt
Economie = deelsysteem Aarde (cf. UNEP, 2010)

Grondstoffen als sources
• Biotische grondstoffen: biomassa voor voedsel,
brandstoffen, kledij etc.  hernieuwbaar
• Abiotische grondstoffen:  niet-hernieuwbaar
o Energetische grondstoffen: olie, steenkool, aardgas,
uranium
o “Niet-energetische grondstoffen”
• Water
• Land

Waterschaarste

Grondstoffengebruik is niet alleen te hoog
maar ook ongelijk verdeeld: aluminium

Materiaalvoorziening stuit op grenzen
Ertsen worden
armer (Figuur:
EC, 2014)

Toenemende complexiteit van producten
• Toenemende uitdaging voor recyclage

Met meer en meer kritieke metalen

Kritieke metalen

Kritieke metalen – essentieel voor de transitie
naar een koolstofarme economie

Waarom zijn kritieke grondstoffen kritiek?
• Economisch belang (transitie naar groene economie)
• Hoog aanbodrisico:
o Beperkte/geografisch geconcentreerde voorraden,
o Productieconcentratie in China (bv. Zeldzame aardmetalen),
Rusland (edele metalen), Congo (bv. cobalt), Brazilië (bv.
Niobium)…
o Lage substitutie
o Beperkt recyclingniveau

Niobium)…
o Lage substitutie

De EU: het armste continent in de wereld
Bron: D. Cohen, New Scientist, 2007

Geopolitieke en economische impact op
beschikbaarheid

Niobium)…
o Lage substitutie

End-of-Life recycling rates, UNEP 2011

Materiaalverbruik heeft (grote) eco-impact
• Impact op het leefmilieu en energieverbruik bij winnen,
produceren, gebruiken en afdanken van materialen
bron: Allwood, J. M., 2011

Materiaalverbruik heeft (grote) eco-impact
Impact van primitieve recyclage

Materiaalverbruik heeft economische impact

Planetaire
grenzen
worden
doorboord
Verdwijnen van habitat
Invasieve soorten
Opwarming aarde
…
Bron: WWF bewerking van J.
Rockström et al., Nature, 461, 2009

Klimaatbeleid vereist drastische reducties –
hoe langer wordt gewacht, hoe duurder
Bron: IPCC, AR5, WGIII

Om de opwarming te beperken tot
maximum 2°C moet de hoofdmoot van de
fossiele grondstofvoorraden (steenkool,
aardolie, gas) in de grond blijven

Om de opwarming te beperken tot
maximum 2°C moet de hoofdmoot van de
fossiele grondstofvoorraden (steenkool,
aardolie, gas) in de grond blijven
Dit vereist de
beschikbaarheid van
kritieke metalen!

• Transitiepaden:
mining
Overzicht

Van probleemanalyse  Leitbilder  transitiepaden
 transitie-experimenten (J. Rotmans, 2009)
Figuur: VITO
Lineaire
economie
Circulaire
economie

Parallelle transities...
Wonen
Voeding
Mobiliteit
Materialenbeheer
Energiebeheer
Financiën
Cultuur & educatie

• Transitiepaden:
mining
Overzicht

Systeemtechnologische innovatie en nieuwe
business modellen
Energietransitie
• Energie-efficiëntie

business modellen
Energietransitie
• Hernieuwbare energie
(macro-meso-micro)
• (Super)Smart Grids

Het voorbeeld van Denemarken…

business modellen
Energietransitie
(macro-meso-micro)
Bron beeld:
www.geni.org

• Transitiepaden:
mining
Overzicht

Transitie naar duurzaam materalenbeheer
Energietransitie Materialentransitie
(inclusief bio-based
economy)
• Slim sluiten
• EcoDesign (LCA)
• Verbruikers  gebruikers

Circulaire economie – schematisch
voorgesteld
https://www.youtube.com/watch?v=zCRKvDyyHmI&list=PLtci30xsa3NEwOm0J0m79tRjUTEYDk31l

Ellen McArthur Foundation
McKinsey
Circulaire Economie, volgens de Ellen
McArthur Foundation

De voordelen van de circular economy
(McKinsey, 2015)

Mondiaal gezien is circulaire economie…
voorlopig nog maar een toekomstbeeld

Zelfs voor Europa nog een lange weg te gaan (bv.
EU data voor huishoudelijke afval)
Source: Eurostat data 2009

Recyclage, urban en
landfill mining (metalen)
• EoL producten
• Historisch gestorte afvalstromen
• Secundaire grondstoffen

Sluiten van kringlopen (metalen en mineralen)
via recyclage, urban mining en landfill mining
K. Binnemans et al.,
Journal of Cleaner
Production, 2015

1. EoL Producten
Journal of Cleaner
Production, 2015

Urban Mining EoL producten (e.g. Edele
metalen recyclage in Umicore, Belgium)

Efficiënte recyclage/urban mining End-of-
Life producten vereist holistische aanpak
collectie ontmanteling scheiding
voor-
behandelen
eind-
verwerking
recyclaat
voorverwerking eindverwerking
 uitgebreide producentenverantwoordelijkheid

Sluiten kringlopen voor zeldzame aardmetalen:
centrale onderzoekslijn aan KU Leuven
Prof. Koen
Binnemans Jones/Urban Mining 71

Case-study: Selectieve recuperatie van Eu en Y uit
End-of-Life spaarlampen (ionometallurgie)
D. Dupont and K. Binnemans, Green Chemistry 17, 856–868
(2015) + front cover

2. Enhanced Landfill Mining
Journal of Cleaner
Production, 2015

ELFM – Vlaanderen koploper
• Zie www.elfm.eu: 2000 stortplaatsen in Vlaanderen

ELFM in Europa
• 150,000 à 500,000 stortplaatsen in Europa
o Huishoudelijk afval
o Industrieel afval
o Gemengd afval
• Do-nothing scenario is geen optie
o  zelfs stortplaatsen die ingericht zijn met BBT zullen ooit lekken
o Saneringskosten zullen oplopen tot 0,1-1 triljoen euro

ELFM in Europa
• 150,000 à 500,000 stortplaatsen in Europa
o Huishoudelijk afval
o Industrieel afval
o Gemengd afval
• Do-nothing scenario is geen optie
o  zelfs stortplaatsen die ingericht zijn met BBT zullen ooit lekken
o Saneringskosten zullen oplopen tot 0,1-1 triljoen euro
• ELFM beoogt recuperatie grondstoffen, energie en land
• Prioritisering is nodig: eerst stortplaatsen met
saneringsnoodzaak en storten die voldoende groot zijn
zodat een rendabele ontginning mogelijk is

Pilootproject in Vlaanderen: Enhanced Landfill
Mining, Houthalen-Helchteren, Group Machiels
Total research performed
since 2008 > 9 MEURO
(incl. IWT O&O ELFM,
EFRO CTC, MIP ICON
PLASMAT)

ELFM flow
sheet voor
stortplaats
bestaande
uit
huishoudelijk
afval

CTC flow sheet, incl. GasPlasma technologie
Afval in,
bio-H2 en
bouwmerialen
uit

ELFM en GasPlasma – voorbij verbranding,
van downcycling naar upcycling
Improving the intrinsic business case of the ELFM
project

Pontikes, Y. et al., 2013. Slags with a high Al and Fe content as precursors for inorganic polymers. Applied Clay Science,
73, 93-102;
Relation plasmastone cooling with properties and valorisation possibilities in novel cements
Pilotschoolvalidatie – Advanced Plasma
Power (Swindon, UK)

Eerste piloottest met plasmasteen
geopolymeercement

Niet-technische barrières zijn
manifest:
• Wettelijke (e.g. Landfill Directive &
Waste Framework Directive)
• Sociale acceptatie (NIMBYISM)
• Economie (publieke versus private
voordelen)
• Industriële weerstand
Commerciële doorbraak
van ELFM is minder
evident dan die van
urban mining model
voor kritieke metalen

Oprichting
EURELCO
– Maart, 2014

46 Leden

VPRO-Tegenlicht Documentaire “Vuil Goud”
http://www.eurelco.org/

3. Secundaire (industriële) grondstoffen
Journal of Cleaner
Production, 2015

SIM MaRes Programma (Vlaamse niveau)
• Vlaanderen = koploper in urban mining & recyclage van kritieke
metaalbevattende EoL producten (cf. Umicore)
• Vlaanderen heeft geen primaire ertsen met kritieke metalen
• Maar: Vlaanderen beschikt over grote volumes secundaire
(industriële proces) residu’s: phosphogypsum, goethiet,
metallurgische slakken, bodem en vliegasen

SIM ICON SUPERMEX project

MaRes Rationale: metalen én mineralen
recupereren uit residu’s
MaRes aims at creating and demonstrating an operational, flexible toolbox combining
pyro-, hydro-, electro-, bio-, solvo- and ionometallurgy technologies to recover metals and
to hot stage engineer and valorise the residual matrix into highly innovative low-carbon
building materials and other mineral materials.

• Inleiding
• Transitiepaden:
o Duurzaam materialenbeheer – urban en landfill
mining
Overzicht

Design for resource efficiency
• Multifunctionaliteit & modulariteit
• Ecodesign:
o Voor hergebruik, reassemblage, sluiten kringlopen,
minimale impact tijdens gebruiksfase
o Ook op systeemniveau (bv. stadsplanning)
• Nieuwe reguleringsvormen
o Extended producer responsibility (EPR) &
terugnameplicht

Nieuwe businessmodellen: “Van producten
naar diensten”
Inclusief alternatieve
financieringsmodellen:
Klimaatfondsen,
crowd funding,
derdebetalersystemen
ESCO’s, Shared
Savings Agreement,
Coöperatieven

• Transitiepaden:
mining
Overzicht

De voordelen van een transitiebeleid
• Resilience
o Nieuwe jobs
o Daling materiaal- en energiefactuur
o Materialen-, energie-, en voedselautonomie
o Leefbare steden – minder gezondheidskosten (Pittel en
Rubbelke, 2008)
o Kenniseconomie cleantech & aantrekken investeringen
• Hier en nu, geen vrijbuiters
• Katalysator voor koerswijziging op hogere
schaalniveaus

Dank voor de aandacht!
Dank aan collega Prof. Karel Van
Acker (KU Leuven) voor slides
over circulaire economie en
schets grondstoffenproblematiek

Jones brugge urban_mining_2_9_2015

Recommended

Recommended

More Related Content

Similar to Jones brugge urban_mining_2_9_2015

Similar to Jones brugge urban_mining_2_9_2015 (20)

More from Peter Tom Jones

More from Peter Tom Jones (20)

Jones brugge urban_mining_2_9_2015