Karolien Vasseur: recycleren tot de laatste milligram

Karolien Vasseur leidt bij Umicore, materiaaltechnologie, de verfijning en recyclage van 23 metalen - 17 kritieke metalen, een 100-tal ingenieurs in het onderzoek naar nieuwe processen om steeds meer metalen uit gerecupereerde afvalstromen te puren.

Trefwoorden: #metalen, #recuperatie, #recycleren, #Umicore

Lees verder

Top Engineer

( Foto: LDS )

ENGINEERINGNET.BE - Wiskunde en technologie gingen haar goed af. Talen ook. “De studiekeuze vond ik echt moeilijk.”

Haar brede interesses leidden uiteindelijk naar ingenieur. “Daarmee kan ik nog alle kanten uit, dacht ik. Later zie ik dan wel.” Ze vond er haar plek in onderzoek. Haar Materials Engineering MA-thesis over “Het groeien van organische moleculen voor dunne-film transistoren” deed ze bij imec.

Eenmaal afgestudeerd wou Vasseur wel eens ervaren hoe het er in de industrie aan toe ging. “Een leerrijke ervaring.” Ze was een jaar actief bij BASF. Voor haar werd het wel duidelijk dat ‘dieper kunnen graven’ haar de nodige voldoening en energie bezorgt en ze dus “misschien toch maar beter een doctoraat moest gaan doen.”

Ze nam contact op met het researchteam bij imec om er zich vanaf 2007 op flexibele folies te focussen. Zij gebruikte print- en PVD-technieken (physical vapor deposition) om bij lagere temperaturen dunne organische lagen met bepaalde fotovoltaïsche eigenschappen te realiseren. Met twee promotoren aan de KU Leuven -Materiaalkunde en Elektrotechniek (ESAT)- vorste ze “op het snijvlak tussen materiaalkunde en hoe we dat nu kunnen gebruiken om goedkope zonnecellen te produceren.” Hoe met energie en materialen omgaan? Hoe impact hebben? De link met duurzaamheid was voor haar steeds al een belangrijke drijfveer.

Een beetje toevallig
In 2012 maakte ze haar doctoraat rond en startte ze “een beetje toevallig” bij Umicore. "Ik werkte mijn doctoraat nog af en was niet zelf op zoek naar werk toen vroegere studiegenoten me wezen op een vrijkomende positie daar. Zou je er niet solliciteren? Ik was de micro-elektronica richting opgegaan en dacht echt niet aan Umicore. Maar waarom ook niet?” Zo schakelde ze richting corporate R&D in de recuperatie en recyclage van metalen.

Karolien Vasseur was de micro-elektronica richting opgegaan met haar PhD en schakelde daarna bij Umicore richting corporate R&D in de recuperatie en recyclage van metalen. (Foto: ©LDS)

Umicore is in Vlaanderen vooral gekend voor het recycleren van edelmetalen. “Maar het ontwikkelt ook zelf materialen: katalysatoren, wafers/zonnecellen voor satellieten, batterijmaterialen,…” Wat haar vooral aantrok was de belangrijke R&D-voetafdruk en het circulaire businessmodel van Umicore. Metalen zijn oneindig recycleerbaar en de materialen, die Umicore recycleert, kunnen dan ook telkens weer worden ingezet in nieuwe technologie en toepassingen. In 2012 legde Umicore 395 patentaanvragen neer. De vijf jaren daarvoor waren het er steeds meer dan 330. Umicore stond twaalf jaar later, in 2024, op de derde plaats van Belgische bedrijven die patenten indienen bij het Europees Octrooibureau (EPO), na imec en Solvay.

Eerst werkte Vasseur vijf jaar als project manager op het recycleren van metalen en vervolgens drie jaar als senior program manager voor de ontwikkeling van vastestofbatterijmaterialen in de R&D-vestiging Olen. In 2020 verkaste ze naar Hoboken, Umicore’s grootste vestiging in het land voor het recycleren van metalen, als Director Technology Innovation bij de business unit Precious Metals Recycling. “Daar ging het om het implementeren van het vele R&D-werk in de productie en het engineeren en realiseren van projecten.” Umicore recupereert in Hoboken 17 verschillende non-ferro metalen, waaronder edelmetalen en kritieke metalen in één smelter. “Mijn opdracht was er het rendement van de recuperatie op te trekken en dat zo efficiënt mogelijk te doen met minimale impact voor mens en milieu.”

Flowsheet
Het recupereren van deze 17 metalen gebeurt in “één ‘flow sheet’, een aaneengeschakeld geheel van verschillende processen. Een eerste stap bestaat uit het identificeren van de metalen uit 200 verschillende soorten afvalstromen die vanuit de hele wereld binnenkomen. Het gaat om industriële bijproducten en om “urban mining” van elektronisch afval, zoals printplaten en mobiele telefoons. Welke kritieke, edele en strategische metalen bevatten ze, in welke concentraties en welke complexe combinaties? Het betreft het vinden van ‘parts per million’. “Weten hoeveel van die edelmetalen erin zitten, is een cruciale eerste stap. Die bepaalt de waarde van die materiaalstroom. Het is een wel heel uitdagende stap. Met slechts een paar staalanalyses moet je kunnen zeggen hoeveel gram goud, zilver, nikkel, palladium,… je er in vinden kunt.” Pas dan volgt de tweede stap: hoe haal je dat er zoveel en zo efficiënt mogelijk uit?

Daarvoor wordt gebruik gemaakt van pyrometallurgische technieken. Bij dat proces worden metalen gescheiden en geraffineerd, gebruikmakend van hoge temperaturen en zuurstofgehalte in een smelter. Een eerste scheiding gebeurt op basis van densiteit. Zwaardere metalen of metaalverbindingen zakken naar de bodem van het “vat”, terwijl minder dense materialen juist boven drijven en zo kunnen worden afgeschept. “Bepaalde metalen binden zich graag met zuurstof.” Zo vormt loodoxide een minder dense fase bovenop het gesmolten metaalbad. De metallische fase onderaan in de reactor bevat koper, dat een collector is voor edelmetalen, zoals zilver, goud, palladium, rhodium. De koperfase gaat vervolgens naar een loging, en via elektrowinning wordt koper selectief afgezet op een metalen plaat. De loodfase, die als collector fungeert voor o.m. antimoon, bismut en tin, gaat vervolgens naar een tweede smeltproces waar reductiemiddelen het loodoxide omzetten naar metallisch lood. In verschillende stappen worden daarna de aanwezige metalen van het lood afgescheiden.

“Op die manier recupereren we in de supersmelter in Hoboken tot 17 verschillende metalen uit al deze heterogene materiaalstromen.” Het gaat om goud, zilver, platina, rhodium, iridium, palladium en ruthenium. Naast deze edelmetalen recupereert Umicore antimoon, arseen, bismut, indium, selenium, tellurium en tin. En de basismetalen koper, lood en nikkel. Bijna al deze metalen behoren tot de 34 kritieke grondstoffen, die de EU heeft opgelijst en waarvan ze tegen 2030 een kwart uit de recyclage wil halen. Umicore recycleert ook de batterij/kathodematerialen lithium en kobalt, evenals germanium dat bijvoorbeeld in glasvezelkabels en in zonnepanelen in de ruimte wordt gebruikt.

Vasseur boog zich over die unieke flow sheet om in elk van de verschillende productiestappen extra rendementen te winnen, ook in de manier waarop de processen steeds efficiënter kunnen, met zo weinig mogelijk energie- en elektriciteitsverbruik. “Met onze terugwinningsprocessen moeten we enerzijds competitief blijven. Anderzijds moet dat op een verantwoordelijke, duurzame manier.” Het gaat er lang niet meer aan toe zoals honderd jaar geleden. “Innovatie zit in data, data-analyse en nu ook in AI waarmee beter voorspeld kan worden hoe metalen zich in een proces gedragen. Als je onze smelter en onze flow sheet zo ziet, lijkt het misschien niet top-notch maar er zit heel veel innovatie in onze processen.”

In een aparte pilootsmelter in Hoboken recycleert Umicore lithiumbatterijen. Dit proces resulteert in een metaallegering die kobalt, nikkel, lithium en koper bevat. Umicores technologie maakt gebruik van de energie in de batterijen waardoor het proces nauwelijks nog bijkomende energie vereist en daarmee emissies beperkt. Die legering wordt vervolgens verder verfijnd in een hydrometallurgisch proces dat de verschillende metalen eruit puurt. Op het eind van de rit worden de gerecupereerde metalen in de vereiste kwaliteit toegeleverd voor de productie van nieuwe li-ion batterijen voor elektrische voertuigen. Het bedrijf maakt zich sterk dat zijn jongste recuperatietechnologie meer dan 95% van de kobalt, koper en nikkel kan herwinnen. Bovendien is ze uniek in de recuperatie van meer dan 90% lithium op industriële schaal. Het beheersen van processen en rendementen heeft ook gezorgd voor gigantische stappen in het verkleinen van emissies en de milieu-impact doorheen het hele recyclageproces. “De gaszuiveringsinstallaties zijn vaak groter dan die waarmee het smeltproces gebeurt.”

“Uiteindelijk zit de grootste uitdaging misschien wel in het vinden en inspireren van talenten die deze innovaties mogelijk maken”, zegt Karolien Vasseur, Director Recycling & Extraction Technology voor Umicore Groep in Olen.   (Foto: ©LDS)

Modellering
Vanuit Hoboken keerde Vasseur in september 2025 terug naar Olen waar ze voor Umicore Groep als Director Recycling & Extraction Technology de R&D en een team van zo’n honderd ingenieurs aanstuurt. “Voor mij gaat het over innoveren, nieuwe ideeën ontwikkelen en die dan implementeren.” In Olen beschikken de researchers over labs waar testen op één kilogram schaal kunnen gebeuren. Er is ook een mini-smelter waar proeven op pilootschaal -met batches van 100 kg tot een ton- kunnen lopen. “Zo kunnen we stappen vooruitzetten.” Vasseur wijst erop dat aan innoveren ondertussen een heel voortraject voorafgaat: berekenen en modellering. “Nog voor we enig materiaal testen in de labs of naar de minismelter gaan, wordt alles nauwkeurig gemodelleerd. We kunnen een heel traject zelf ontwikkelen en hebben de nodige testinfrastructuur.”

“Germanium, bijvoorbeeld. Umicore recycleert en maakt producten die germanium bevatten. We kunnen dus tegelijk nagaan hoe we die toepassingen naderhand kunnen recycleren en zo de kring sluiten.” Lopend onderzoek bij Umicore is sinds 2025 ook opgenomen in twee Europese Critical Raw Materials Act-projecten (CRMA) rond germanium. (*) Het GePETO-project mikt op een innovatief recycleren en verfijnen van germanium, gebruikmakend van pyro- en hydrometallurgische processen. Het ReGAIN-project mikt op vervangers voor germanium.

Impact op een andere manier
“Ik sta niet meer in het lab maar wel nog heel dicht bij innovatie en nieuwe ontwikkelingen. Ik koos ervoor op een andere manier impact te hebben: door mee te bepalen op welke projecten we willen inzetten en wie we daarop zullen zetten.” Human resources, de juiste mensen en talenten aantrekken, opleiden en in het bedrijf houden, werden een belangrijke deel van haar job. Maar ook veiligheid en milieu.

“In het batterijmaterialenonderzoek deed ik al management. Die aansturende rol lag me wel.” Ze werd ondersteund door opleidingen en coaching in het bedrijf. “Dat gebeurt in dialoog.” In een internationaal bedrijf als Umicore is de job vaak niet sedentair en krijg je ook de kans een stuk van de wereld te zien. Vanuit haar vroege R&D in Olen trok ze regelmatig naar Zuid-Korea, waar Umicore niet alleen een brandstofcelfabriek overnam maar eveneens onderzoek doet rond vastestofbatterijen.

“In mijn ervaring ontstaat een carrièrestap wanneer de puzzel klopt: wanneer je eigen ambitie samenvalt met een behoefte in de organisatie en de timing juist zit.” Zo was de overstap van de recyclage terug naar onderzoek naar batterijmaterialen een opportuniteit. “Er was een nieuw programma binnen het bedrijf en het management gaf aan ‘we denken dat dat iets voor u is. Wil je dat doen?’” Voorts is het een combinatie van inzicht, motivatie en openheid voor opportuniteiten die ervoor zorgt dat je wél of niet beweegt. Ook voor de toekomst houdt ze haar opties open. “Als je je op één ding focust, creëert dat risico.”

Haar expertise zet ze sinds midden vorig jaar ook in als onafhankelijk raadslid bij FWO Vlaanderen -het Fonds Wetenschappelijk Onderzoek- dat fundamenteel onderzoek financiert.

Haar grootste uitdaging? Zo denkt ze niet over de dingen. Innoveren is niet lineair. Elke stap opent nieuwe mogelijkheden en uiteindelijk zijn de realisaties anders en vaak ingrijpender dan je eerst voorzag. “In Hoboken de mogelijkheid creëren om een extra metaal -kobalt- te herwinnen, bijvoorbeeld. We hebben daar heel mooie stappen gezet. Daar ben ik zelf trots op. En processen ontwikkelen die zorgen voor een snellere en efficiëntere recyclage van (edel-)metalen. Uiteindelijk zit de grootste uitdaging misschien wel in het vinden en inspireren van talenten die deze innovaties mogelijk maken.”

(*) De CRMA-wet bevat 34 kritieke grondstoffen en 17 strategische grondstoffen. Begin 2025 keurde de EU Commissie 47 strategische projecten goed rond de extractie, het behandelen en recycleren van strategische grondstoffen. De totale kapitaalsinvestering in deze projecten wordt geschat op zo’n €22,5 miljard.