Keynote lecture Peter Tom Jones (K.U.Leuven) - Viering MINA-raad 16/12, Sessie: Grondstoffenschaarste. Titel lezing: "Van Grondstoffenschaarste naar duurzaam anaorganisch materialenbeheer"

1. Van grondstoffenschaarste naar
duurzaam (anorganisch)
materialenbeheer
16/12/2011
Dr. Ir. Peter Tom Jones (K.U.Leuven/ELFM Consortium)

2. 3 Stellingen
• In het licht van de precaire grondstoffensituatie…
1. vereisen Vlaanderen en Europa nieuwe wetgeving die denkt
vanuit een circulair i.p.v. een lineair paradigma. De onderste
treden van de ladder van Lansink moeten worden aangepast.
2. zal Vlaanderen massaal moeten investeren in onderzoek naar
urban mining, in het bijzonder naar recuperatie van kritische
metalen uit WEEE en ander hoogwaardige “urban waste”.
3. kan (moet) Vlaanderen zijn koploperspositie behouden op het
vlak van ELFM: daarvoor zijn aangepaste ELFM-incentives en
nieuwe, aangepaste wetgeving vereist (cf. stelling 1).
16/12/2011 20 jaar MINA (Jones, K.U.Leuven/ELFM C) 2

3. Uitdagingen zonder weerga voor
Vlaanderen en EU
• Twee topprioriteiten voor EU:
– Materialenonafhankelijkheid
– Energieonafhankelijkheid
• Transitie naar een lage-C, circulaire
economie
– Transitie op energetisch vlak
– Transitie naar duurzaam
materialenbeheer (SMM)
16/12/2011 20 jaar MINA (Jones, K.U.Leuven/ELFM C) 3

4. Uitdagingen zonder weerga voor
Vlaanderen en EU
• Twee topprioriteiten voor EU:
– Materialenonafhankelijkheid
– Energieonafhankelijkheid
• Transitie naar een lage-C, circulaire
economie
– Transitie op energetisch vlak
– Transitie naar duurzaam
materialenbeheer (SMM)
16/12/2011 20 jaar MINA (Jones, K.U.Leuven/ELFM C) 4

5. Cleantech (& materialenbeheer)
inbedden in transitie
TMR met 90% terugdringen
de komende decennia
Slim sluiten
Ecodesign, DfR
PSS
16/12/2011 20 jaar MINA (Jones, K.U.Leuven/ELFM C) 5

6. Cleantech (& materialenbeheer)
inbedden in transitie
TMR met 90% terugdringen
de komende decennia
Slim sluiten
Ecodesign, DfR
PSS
Structurele
gedrags-
veranderingen
16/12/2011 20 jaar MINA (Jones, K.U.Leuven/ELFM C) 6

7. Lineaire economie: “Materialenbeheer 1.0”
Jones et al., JOM, December 2011
Primary Ores Concentrates Metals, (Intermediate)
(mainly Prim Residues materials Products
outside EU) & Recyclates and alloys
Use phase
Residues/Scrap
Landfills (MSW, End-of-life products/residues
MWS/IW, IW, mono)
16/12/2011 20 jaar MINA (Jones, K.U.Leuven/ELFM C) 7

8. Materialenbeheer 2.0: Slim sluiten
Exploration
Jones et al., JOM, December 2011
Primary Ores Concentrates Metals, (Intermediate)
(mainly Prim Residues materials Products
outside EU) & Recyclates and alloys
Use phase
Residues/Scrap
Direct Recycling
Urban Mining (incl.
preprocessing)
Landfills (MSW, End-of-life products/residues
MWS/IW, IW, mono)
Exploration
Inevitable losses due to 2nd law of Thermodynamics
16/12/2011 20 jaar MINA (Jones, K.U.Leuven/ELFM C) 8

9. Waarom metalen recycleren?
16/12/2011 20 jaar MINA (Jones, K.U.Leuven/ELFM C) 9

10. EoL recycling rates, UNEP 2011
16/12/2011 20 jaar MINA (Jones, K.U.Leuven/ELFM C) 10

11. EoL recycling rates Rare Earths < 1%
16/12/2011 20 jaar MINA (Jones, K.U.Leuven/ELFM C) 11

12. Sluiten van kringlopen voor zeldzame
aardmetalen (cf. EU FP7 RE-CREATE, call NMP 4.1-2)
Urban Mining REE’s =
Centrale onderzoekslijn
binnen K.U.Leuven
16/12/2011 20 jaar MINA (Jones, K.U.Leuven/ELFM C) 12

13. Materialenbeheer 2.0: Slim sluiten +
Enhanced Landfill Mining
Exploration
Jones et al., JOM, December 2012
Primary Ores Concentrates Metals, (Intermediate)
(mainly Prim Residues materials Products
outside EU) & Recyclates and alloys
Use phase
Residues/Scrap
Direct Recycling
(Enhanced) Landfill
Mining Urban Mining (incl.
preprocessing)
Landfills (MSW, End-of-life products/residues
MWS/IW, IW, mono)
Exploration
Inevitable losses due to 2nd law of Thermodynamics
16/12/2011 20 jaar MINA (Jones, K.U.Leuven/ELFM C) 13

14. ELFM: Vlaanderen koploper… maar
implementatie vereist outside the box denken
• 2009:
– Oprichting ELFM Consortium
• K.U.Leuven, VITO, UH, OVAM, LRM, LNE, Group Machiels
– EFRO Demonstratie CtC
• 2010:
– 1st Intern. ELFM Symposium
– IWT O&O ELFM, 6 M€ budget
• 2011-2013:
– ELFM Goes international: Europees Consortium EU
FP7 ENV 6.1.3 ELFM en Resource Efficiency
• Voordelen ELFM:
– Lokale jobs, vermijden primaire energie en materialen,
CO2-reductie, landrecuperatie
16/12/2011 20 jaar MINA (Jones, K.U.Leuven/ELFM C) 14

15. ELMIRE Project (EU FP7 ENV 6.1.3) (accepted for 2nd
stage)
Exploration
Waste-to-Material – New
resources for
Directly recycable technosphere replacing
streams primary resources
Historic Separation 2.0
landfills
Streams requiring Transformational
further processing technology
WtM
Thermal
conversion
(gas plasma)
WtE
Controlled storage for future recycling
Temporary
storage Green Energy
16/12/2011 20 jaar MINA (Jones, K.U.Leuven/ELFM C) 15

16. ELFM  Concept “Tijdelijke opslag” i.p.v.
verbranding met energierecuperatie
Exploration
Waste-to-Material – New
resources for
Directly recycable technosphere replacing
streams primary resources
Historic Separation 2.0
landfills
Streams requiring Transformational
further processing technology
Reintegration into technosphere when
technology is available – shortcut to WtM WtM
Thermal
New conversion
streams Closing the loop with a time delay (gas plasma)
from
techno- WtE
sphere Controlled storage for future recycling
Temporary
storage Green Energy
16/12/2011 20 jaar MINA (Jones, K.U.Leuven/ELFM C) 16

17. Specifieke ELFM incentives nodig:
land + materialen + energie
M. Dubois, SMaRT-Pro², 2011
16/12/2011 20 jaar MINA (Jones, K.U.Leuven/ELFM C) 17

18. Potentiële impact ELFM in EU-27
• 150.000 tot 500.000 stortplaatsen in Europa
• Vermijden excessieve saneringskosten:
– OVAM: 80 M€ voor 5 problematische storten  60 M€
potentiële besparing indien sanering i.f.v. ELFM later
– Extrapolatie naar EU: tot 1 TRILJOEN € !
• Reductie CO2 en CH4 uitstoot:
– Closing the Circle: 1 Mton CO2(eq) vs. Do-Nothing scenario
• Herwinning landoppervakte:
– Vlaanderen: absolute minimum = 20 km 2
• Recuperatie grondstoffen:
– Minimale scenario EU-27 = 50 ton/persoon.jaar = 5 DMC/jaar
voor “non-energy, non food materials and minerals”
– Met nieuwe technologie + incentives  50 DMC/jaar
16/12/2011 20 jaar MINA (Jones, K.U.Leuven/ELFM C) 18

19. Revisie Ladder van Lansink
Lansink 1.0
Preventie & hergebruik
Recuperatie
Verbranding met E-recuperatie
Storten (landfilling) Met E-
recup./Zonder E-recup.
• Soms onnodig exergieverlies
• Onomkeerbaar verlies kritische metalen (dispersie  lage concentraties)
• BAT verbranding  30% bodem- en vliegassen
16/12/2011 20 jaar MINA (Jones, K.U.Leuven/ELFM C) 19

20. Revisie Ladder van Lansink
Lansink 1.0 Lansink 2.0
Preventie & hergebruik Preventie & hergebruik
Recuperatie Recuperatie
Verbranding met E-recuperatie Verbranding Tijdelijke opslag
met E- i.f.v. latere
Storten (landfilling) Met E- recuperatie valorisatie
recup./Zonder E-recup (WtM/E)
“Juiste keuze” = f(t, technologie, materiaalstroom…)
16/12/2011 20 jaar MINA (Jones, K.U.Leuven/ELFM C) 20

21. Behoefte aan een paradigma shift…
Lineair systeem Circulair systeem
• Grondstof-product-afval • Resource recovery & valorisatie
• End-of-pipe oplossingen residu’s = by default!
• Klassiek “afvalbeheer” • Lansink 2.0 vereist:
• Milieuwetgeving i.f.v. – Systeemdenken
vermijden milieu- en – Aangepaste milieuwetgeving:
gezondheidschade • EU: LD & WFD (temporary storage)
• Gebrek aan systeemdenken – Specifieke incentives  recycling
– (Eco)Design for Recycling
– R&D
16/12/2011 20 jaar MINA (Jones, K.U.Leuven/ELFM C) 21

22. Behoefte aan een paradigma shift…
Lineair systeem Circulair systeem
• Grondstof-product-afval • Resource recovery & valorisatie
• End-of-pipe oplossingen residu’s = by default!
• Klassiek “afvalbeheer” • Lansink 2.0 vereist:
• Milieuwetgeving i.f.v. – Systeemdenken
vermijden milieu- en – Aangepaste milieuwetgeving:
gezondheidschade • EU: LD & WFD (temporary storage)
• Gebrek aan systeemdenken – Specifieke incentives  recycling
– (Eco)Design for Recycling
– R&D i.f.v.:
• Vermijden van dispersie van
polluenten
• Verlies kritische grondstoffen (cf.
REE’s)
16/12/2011 20 jaar MINA (Jones, K.U.Leuven/ELFM C) 22

23. Dank voor de aandacht!
Dr. Ir. Peter Tom Jones
IOF Research Manager Industrial Ecology and
SMM
Centre for high temperature processes,
metallurgy and refractory materials
Centre for Resource Recovery and Recycling
(CR³) & SMaRT-Pro² IOF Knowledge Platform:
http://smart-pro2.eu
Enhanced Landfill Mining Research
Consortium: http://www.elfm-symposium.eu
Dept. MTM, K.U.Leuven
peter.jones@mtm.kuleuven.be
16/12/2011 20 jaar MINA (Jones, K.U.Leuven/ELFM C) 23