Download het artikel in 
ENGINEERINGNET.BE - Jaarlijks gaat het om zo’n 150 miljoen ton waarvan 6,8 miljoen ton in Europa alleen. Researchers aan de KULeuven onderzoeken de recyclagemogelijkheden en willen rode modder nu aanwenden als bouwmateriaal.
Sommige vorsers zoeken restproducten uit de rode brij te halen. De vernieuwde aandacht voor zeldzame aardmetalen geeft hieraan een vers elan. Niet alle rode modder bevat echter kritische, zeldzame aardmetalen.
Wel ijzererts (vandaar trouwens de rode kleur) en zelfs nog tot 20% aluminiumoxide ! Er is dus nog meer aluminium uit te halen mits bijkomende processtappen, energie en chemicaliën. Investeringen, dus.
“Mijn onderzoeksgroep wil echter pragmatische oplossingen realiseren. Wij maken er bouwmaterialen van: een tegel, een dakpan, een bouwsteen. Noem dat ‘post-modern’ maar technisch is het daarom niet minder ambitieus”, zegt de Griekse Yiannis Pontikes, die op ‘rode modder’ doctoreerde en nu hoofddocent is aan de KULeuven. We ontmoetten hem en doctoraatsstudent Tobias Hertel in het MTM-lab.
Nieuw materiaal
“Het inerte ‘red mud’ basismateriaal maken we reactief met additieven zoals bauxiet, silica (zand) of kalksteen, die je vindt in de buurt van aluminiumfabrieken.” Het mengsel wordt opgewarmd tot het smelt (1.100 à 1.200°C). “Het stroperige materiaal gieten we dan in water om het ‘af te schrikken’ (quenching). Dat resulteert in een glasachtig materiaal dat we pletten en vermalen.”
Het eindproduct heeft de eigenschappen van cement “maar we mogen het in Europa niet ‘cement’ noemen. We hebben het dan ook eerder over een ‘bindmiddel’”, legt Pontikes uit. Aan het poeder wordt een alkalische oplossing toegevoegd. Dat wordt tot een pasta gemend en in een mal gegoten. Al dan niet met een wapening. Op de rekken in het lab staan ook poreuze blokken die als isolatie een toepassing kunnen vinden.
De onderzoekers zien er nauw op toe dat alle processtappen industrieel toe te passen zijn. “Eerst zullen architecten het materiaal gebruiken”, verwacht Pontikes. “We beginnen dus wellicht met nichetoepassingen in meubels, keukens, …” Verder onderzoek naar levensverwachting en duurzaamheid volgt vooraleer uit te pakken met bredere toepassingen.
Opschalen
Op 8 mei vindt in Athene de kick-off meeting van het REMOV.AL-project plaats. Meer dan twintig partners, ook de meeste aluminiumraffinaderijen, stapten aan boord. “We willen voorbij het laboratorium naar een industriële schaal van drie tot vijf ton per dag.”
De groep telt twee afdelingen, SlagLab en SlagPilot, die hefboommiddelen krijgen van het European Institute of Innovation & Technology (EIT) in de Knowledge and Innovation Community (KIC) Raw Materials. “Pilot plants komen er in België, Frankrijk, Duitsland, Griekenland. (…) Het doel is upscaling. Vandaag zit de technologie op TRL5 en we willen naar TRL7 tot TRL8.”
KULeuven bouwt zijn demofabriek (SlagPilot) in Herk-de-Stad. De Belgische startup -ResourceFull, geleid door gewezen studenten van Pontikes, zal er een demowoning bouwen. Er loopt ondertussen een patentaanvraag voor een proces bij lage temperatuur.
Psychologische drempel
Meerdere jaren is er aan de KULeuven bij Materiaalkunde (MTM) op ‘rode modder’ gewerkt. Ook aan het departement Chemie. Drie jaar geleden ging er het ‘RedMud’ Marie Curie-project van start dat 15 PhD studenten op het onderwerp zette. Prof. Koen Binnemans was project- en sciencetechnologycoördinator.
De KULeuven coördineert het Horizon 2020 MSCA RedMud-project (2015-18). Naast vijf onderzoeksinstellingen nemen ook drie bedrijven deel: MEAB, Aluminium of Greece en Titan Cement. “In Griekenland persten we de rode modder tot droge plakken. Die werden eerst gemengd met de andere grondstoffen en daarna ‘gebrand’. Zo maakten we er ‘cement’ en ‘keramiek’ mee”, zegt Pontikes. Titan verzet op deze manier al zo’n 100.000 ton rode modder per jaar.
Het is anders als je de rode modder na de oven mengt. “Nu botsen we op een ‘psychologische’ drempel”, geeft Pontikes aan. Cement kan 36 tot 96 wt% hoogovenslak bevatten. Dat is eveneens een residu van andere processen. We moeten voorzichtig zijn met wat we precies aanbieden. Ook de verhouding moet precies zijn zodat de industriële symbiose een win-win oplevert voor iedereen.”
Groene aluminium
Wie in de industrie neemt de handschoen op en stuurt zijn proces bij? Er gebeurt al een valorisatie in de cementbusiness. “Maar we kunnen verder dan de 2 à 3 % van vandaag”, stelt Pontikes die denkt aan het promoten van het nieuwe product via een bijzondere branding: ‘groene aluminium’.
Ook kan de regelgeving, die rode modder nu als afvalproduct catalogeert, bijgesteld worden. Een afvalproduct kan je niet zomaar aanwenden voor een waardevol product. Pontikes pleit daarom voor prestatie gebaseerde standaarden voor bouwmaterialen. “Controleer of het product beantwoordt aan de striktste prestatiecriteria. Als het presteert, erken het dan.”
Door Luc De Smet
KADER 1
In oktober 2010 brak de wal van een slibreservoir met rode modder van de MAL aluminiumfabriek in het Hongaarse Kolontar/Ajka. Een giftige modderstroom van 1.000.000 kubieke meter spoelde een paar dorpen van de kaart, waarbij tien doden en meer dan honderd gewonden vielen, en veroorzaakte er een heuse milieuramp.
KADER 2
Zware metalen en radioactiviteit
Rode modder is het restproduct van de winning van aluminiumoxide (Al2O3) uit erts via het Bayerproces. Het bauxiet komt in een vat met hete geconcentreerde natronloog (NaOH) dat het aluminium oplost als een hydroxide.
Het restproduct bevat silicaten, titaan- en ijzeroxides die het basische slib de typische rode kleur bezorgen. “Rode modder bevat zware metalen en reactieve elementen die variëren naargelang de oorsprong van het bauxiet”, zegt professor Yiannis Pontikes.
“De ‘radioactiviteit’ van het ontwikkelde bindmiddel is hoger dan van doorsnee bauxiet, vergelijkbaar met of hoger dan van graniet, hoger dan van grond. (…) In Europa zijn we soms ‘overgevoelig’ bij het horen van het woord ‘straling’. Doe eerst je check. Gebruik stenen en dakpannen van rode modder buitenshuis.”
