Fra konferencen 'Kemisk genanvendelse af plast - en vej til en cirkulær fremtid?' Præsentation fra Jens Henriksen, Material specialist, FORCE Technology: 'Kemisk/termisk genanvendelse af plast fra elektronikskrot'

1. Kemisk/termisk genanvendelse af plast fra
elektronikskrot
Kan man udvinde sjældne jordarter fra elektronikskrot
Jens Henriksen, FORCE Technology
31 August 2020

2. FORCE Technology /
Jens Henriksen
• GTS Institut
‒ 1100 ansatte
• Metallurgi/korrosion/svejsning
• Plast/polymerer/kemi
• Beton/keramik
• NDT/monitering/sensor
• Vindenergi/olie-gas/nuklear
• Medico/processteknologi
• Generelt alt med materialeteknologi
• I ind og udland
• Til lands og til søs
2
• Jens Henriksen
‒ Geolog – mineralproceser
• Betonteknologi – fra cementkorn til bro!
• Nedbrydning af polymerer – fra vinge til olie!

3. FACT-Lab
Flexible Accelerated Corrosion Testing
Det varme køkken!
3
• Autoklaver til accelererede korrosionsforsøg under
ultra aggressive forhold
• Autoklaver til accelereret nedbrydningsforsøg på
polymerer /pakninger/overflader
• Elektrokemi – Korrosion

4. Elektronikskrot til sidste dråbe olie
Baggrund: Fra vinge til olie - til elektronikskrot til ressource
GENVIND projektet – Muligheder for genanvendelse af udtjente vindmølle vinger og andet kompositskrot:
‒ Direkte genanvendelige dele: – Bolt til Bolt – Vingen til vinge
‒ Mekanisk nedbrydning: vinge til bræt - knuste fibre til fyld – metal til genbrug- vinge til brændsel
‒ Kemisk nedbrydning: polymer til olie/kemikalier - fibre til fibre
• Autoklaver
• Superkritisk vand:371 celcius/271 atm
• Superkritisk kuldioxid: 31 C/ 72 atm.
• Pyrolyse
4

5. Nedbrydning af polymerer.
5

6. Elektronikskrot –
Den perfekte malm
Det almindelige:
• Zn, Mg, Al, Fe, Cr, Ti, Cu, Ag, Au, Pt, Zn, Pb, Sn: Konventionel indvinding:
• Si, Ti, P
• Cl, F, Br
De sjældne/Små mængder
• Co, Sm, Nd, Tb, Dy
De meget sjældne:
• Sc, Y, La, Ce, Pr, Eu, Er, Lu
Matrix kan måske også bruges!!
PE, PP, Epoxy, polyester, PVC, Teflon, Phenolplast etc
6

7. Hvorfor er det relevant!
Strategiske grundstoffer:
• P, Co, Y, Nb, Mo
• La, Ce, Pr, Nd, Pm, Sm, Eu, Gd, Tb Dy Ho, Er, Tm, Yb, Lu
• Kritiske grundstoffer i elektronikindustrien.
• Begrænsede forekomster på Jorden (Kina har opkøbt forekomster og rettigheder)
• Kompliceret kemi, som gør det vanskeligt at separerer og oparbejde
7

8. Den Perfekte Malm!
- Vi skal bare gøre som naturen!
:
• Malmforekomster – dem de andre ikke vil lege med!
• Silikater kan generelt ikke lide REE
• Fosfater, sulfider og karbonater kan accepterer nogen REE
• Koncentreres i restsmelter (fraktionering) – Magmatisk proces (kvanefjeld-Grønland- Kola halvøen).
• ”Koges” ud af bjergarter og koncentreres ved skift i pH/ Redoxpotentiale/Temp andre steder
Så pæresimpelt – vi gør bare som naturen!!
8

9. Planen med – Den Perfekte Malm!
- Men så kom corona!
Det simple
• Zn, Mg, Al, Fe, Cr, Ti, Cu, Ag, Au, Pt, Zn: Konventionel indvinding/ mekanisk/vådkemisk/ER
• Si, Ti, P; bundfældes fra solvolat
Det bøvlede:
Cl, F, Br frigjort fra PVC og Teflon skal styres bindes (giftigt/korrosivt)
De sjældne/Små mængder
• Co, Sa, Nd, Tb, Dy : Delvist mekanisk og delvist vådkemisk/ER
De meget sjældne:
• Sc, Y, La, Ce, Pr, Eu, Er, Lu, Nb bindes i solvolat /bundfældes/komplekser fra solvolat/ ER
9

10. Forsøget – Den uperfekte malm!
Rester efter konventionel udvinding af metaller( Alt det lette er rippet!)
• Materialet vil være inhomogent- blanding af polymerer, fibre etc. Incl. Glas og chips rester
• Indholdet af REE vil være lavt ( Er det overhovedet muligt at måle noget signifikant)
• Der vil sandsynligvis være et betydeligt indhold af halogener (giftigt –korrosion) + Hg, Pb etc.
10

11. Forsøget – Den uperfekte malm
indledende øvelser!
• Klarlægning af grundsammensætning (hvis muligt) LOI, FTIR, EDS/micro-XRF, ICP
11

12. Forsøget – Den uperfekte malm!
• Solvolyse: Subkritisk til superkritiske forhold, vand-kuldioxid. Klarlægning af kinetik.
• Udtagning af solvolat/destillering under processen: halogener, aminer, HC-typer i gas.
• Opsamling af solvolat / filtrering
• GC-MS, ICP på solvolat : Er der nogen mulig anvendelse /kemikalier/monomerer/brændsel/affald
• ICP på sediment/filter: Ligger alt det gode i sediment/ filtrat??
• Hvis muligt fældning/koncentrering af REE/ REE komplekser fra solvolat (vådkemisk / ER)
12

13. Forsøget – Optimering-Spørgsmål!
Vurdering af solvolyse-metodens egnethed:
• Kan vi opløse den inhomogene blanding
• Kan vi styre hvorledes REE går opløsning/fældes/bindes
• Kan vi opkoncentrere REE til noget anvendeligt (vådkemi/ER)
• Kan vi styre nedbrydning af matrix til anvendlige fraktioner (kemikalier/monomerer/fuel)
• Er det en ren giftbombe – frigives giftige komponenter, som kræver ekstra særlig forsigtig håndtering?
• Er det ren gift for grej (korrosion pga halogener og aminer)
• Kan metoden optimeres til andet end batch drift.
• Er en pyrolyse metode mere sikker og effektiv?
13

14. Follow us on:
Tak for opmærksomheden
Jens Henriksen
Specialist, M.Sc.
JDH@force.dk
+45 22 69 72 28
forcetechnology.com