PMC bouwde de afgelopen twee jaar een fabriek in Delfzijl waarin het met asbest vervuild staal zodanig verhit dat de asbestvezels kapot gaan en het staal smelt. Dat innovatie soms een lange adem heeft, weten de initiatiefnemers inmiddels. Hun volharding leidde wel tot een duurzame oplossing voor een groeiend probleem.

Bij de aankondiging van de aandeelhouders van Purified Metal Company (PMC) dat ze een fabriek wilden bouwen om met asbest vervuild staal te recyclen, zullen velen zich achter de oren hebben gekrabd. De investering was immers fors. En dat voor een technologie die zich nog niet had bewezen en voor een nog niet bestaand probleem. Het asbeststaal mocht immers gewoon worden gestort.

De volhoudende aandeelhouders, waarvan Nathalie van de Poel er één van is, kregen echter het gelijk aan hun kant. Het langverwachte stortverbod is in juli in werking getreden en inmiddels verwerkte de fabriek de eerste 450 ton aan asbesthoudend staal. Van de Poel: ‘Dat wil overigens nog niet zeggen dat schrooteigenaren ons massaal weten te vinden. Dat iets niet mag worden gestort, wil niet automatisch zeggen dat het niet gebeurt. Ik rijd nu dan ook stad en land af om partijen te informeren over onze milieuvriendelijke oplossing die ook nog eens circulair staal oplevert. We hebben net een samenwerkingsverband met Renewi getekend dat zijn containers met asbesthoudend staal naar onze fabriek zal sturen. Maar we kunnen nog veel meer staal verwerken.’

Kinderziektes

Tot nog toe wordt alleen al in Nederland jaarlijks zestig tot tachtigduizend ton met asbest vervuild staal gestort. PMC bouwde de afgelopen twee jaar een fabriek in Delfzijl waarin het vervuilde staal zodanig wordt verhit dat de asbestvezels kapot gaan en het staal smelt. Daarmee is het asbest onschadelijk geworden, terwijl het ruwijzer dat overblijft weer kan worden ingezet in producten. Grootste uitdaging daarbij was om een gesloten systeem te ontwerpen zonder emissies naar de omgeving.

De dagelijkse praktijk bleek weerbarstiger dan de ingenieurs van tevoren hadden bedacht. ‘Het eerste jaar moesten we nog veel kinderziektes oplossen’, zegt Van de Poel. ‘Het werken met hoge temperaturen onder onderdruk leverde toch behoorlijk wat uitdagingen op. Dit was echter wel een voorwaarde voor het veilig werken met asbest en zware metalen. We wilden dat er absoluut niets schadelijks in het milieu terecht zou kunnen komen. Daarmee zijn we ook een stuk milieuvriendelijker dan de traditionele staalindustrie. De traditionele staalfabrieken gebruiken ook schroot, maar ze voorkomen niet dat de gassen die daarbij vrijkomen in het milieu terecht komen.’

Putdeksels

Het gerecyclede staal, met een koolstofgehalte van 3,5 procent, is een hoogwaardige grondstof die ingezet kan worden door staalfabrikanten om nieuwe staalproducten te produceren. Zo maakt een klant van PMC er putdeksels van. ‘Dankzij de hoge staalprijs kunnen we kosteneffectief produceren’, zegt Van de Poel. ‘Ik zou komend jaar dan ook partijen willen aanbieden om hun met asbest vervuilde schroot om niet te verwerken. Het storten van het vervuilde staal kost gemiddeld honderd euro per ton. Bovendien draagt het circulair verwerken van een afvalproduct bij aan de duurzaamheidsagenda van bedrijven. Maar we moeten echt de markt op gang brengen om het jaarlijkse volume van 150.000 ton te halen.’

Zodra de fabriek in Delfzijl op volle toeren draait, wil PMC nog vijf vergelijkbare fabrieken bouwen in Europa. Van de Poel: ‘We krijgen al aanvragen voor het verwerken van met asbest vervuild staal uit Duitsland, Griekenland en zelfs New York. Die laatste zoekt een duurzame oplossing voor het recyclen van zijn metrostellen. We denken dan ook genoeg animo te hebben voor onze duurzame oplossing. Het mooie is dat als we een nieuwe fabriek bouwen, we de geleerde lessen van afgelopen jaar kunnen meenemen in het ontwerp.

Northern Enlightenmentz tijdens Eemsdeltavisie

Tijdens Eemsdeltavisie 2021: Truth or dare gaan we in gesprek met onder meer innovators, wetenschappers en experts uit de industrie over innovaties..Eemsdeltavisie (4 november CIC Delfzijl) is ook dit jaar weer het podium voor de Northern Enlightenmentz-verkiezing. In willekeurige volgorde presenteren Uppact, Senbis, Ocean Grazer en Purified Metal Company hun innovaties aan het publiek in het Chemport Innovation Center.

> Bekijk het volledige programma en schrijf snel in!

Zowel Tata Steel als ArcelorMittal willen de CO2-uitstoot van hun staalproductie flink verminderen. Beide bedrijven zetten daarom in op Direct Reduced Iron (DRI) technologie en elektrische ovens. Een methode waarmee staal­bedrijf SSAB in Zweden onlangs voor het eerst bijna fossielvrij staal wist te produceren.

ArcelorMittal kondigde eind september aan 1,1 miljard euro te investeren in de vestiging in Gent. De staalproducent wil een installatie voor direct gereduceerd ijzer (DRI) (zie kader) bouwen met een capaciteit van 2,5 miljoen ton. Daarnaast bouwt de staalproducent op dezelfde locatie twee nieuwe elektrische ovens. Tegen 2030 leidt deze nieuwbouw tot een vermindering van ongeveer drie miljoen ton CO2-emissies per jaar.Zodra de DRI-installatie en elektrische ovens zijn gebouwd, komt er een overgangsperiode waarin de productie geleidelijk van hoogoven A naar de DRI-installatie en elektrische ovens verschuift. Daarna sluit het bedrijf hoogoven A omdat deze dan het einde van de levensduur heeft bereikt.

Nog niet fossielvrij

Begin september maakte ArcelorMittal ook al bekend dat het steun krijgt van de Duitse overheid voor de bouw van een fabriek op industriële schaal voor direct gereduceerd ijzer op waterstofbasis. Deze komt in Hamburg te staan. De demonstratiefabriek moet de basis leggen om staal te produceren zonder koolstofemissies. De staalproducent produceert in Hamburg overigens al staal met behulp van de DRI-technologie, maar gebruikt daarbij nog aardgas in het proces. Daardoor is de route niet fossielvrij.

In dezelfde maand dat ArcelorMittal zijn aankondigingen deed, liet Tata Steel IJmuiden weten volop te koersen op de productie van groen staal via de waterstofroute. Om dat te kunnen doen wil Tata Steel ook gebruikmaken van DRI in combinatie met elektrische ovens, ook wel vlamboogovens genoemd. Waar Tata Steel de waterstof vandaan gaat halen, is nog niet duidelijk (zie kader). Het bedrijf schetst wel een scenario waar het eerst aardgas inzet als brandstof dat ze geleidelijk kan aanvullen met waterstof. Gezien het feit dat Tata de CCS-route loslaat, zal blauwe waterstof geen rol meer spelen.

Direct Reduced Iron technologie

Wat is die technologie waar die staalproducenten nu op inzetten? Bij de Direct Reduced Iron technologie wordt staal gemaakt op basis van aardgas of waterstof. Tijdens de reductie wordt de zuurstof uit ijzererts verwijderd waarna ijzer overblijft. In een traditioneel proces gebeurt dit met behulp van kolen of cokes. Het gebruik van aardgas of waterstof zorgt voor een enorme afname in de CO2­uitstoot.

Het ijzer dat uit de DRI-installatie komt, ook wel sponsijzer genoemd, wordt vervolgens bewerkt in een elektrische oven. Hierin wordt het sponsijzer en schroot gesmolten, dat daarna in een staalfabriek kan worden gevormd tot plakken.

In mei begon HYBRIT met de bouw van een waterstofopslagfaciliteit op proefschaal.

Zweden

Wat Tata en ArcelorMittal doen, vertoont veel gelijkenissen met de plannen van staalproducent SSAB in Zweden. Het bedrijf produceerde onlangs met de DRI-technologie staal met gebruik van fossielvrij geproduceerde waterstof.

Dit maakt het mogelijk ongeveer negentig procent van de uitstoot in de staalproductie te verminderen. SSAB werkt samen met mijnonderneming LKAB en energieleverancier Vattenfall in het Hybrit-project om in 2026 als eerste fossielvrij staal op industriële schaal op de markt te brengen. Daarvoor hebben de partijen naast de staalfabriek van SSAB in Luleå in Zweden een pilotfabriek staan.

De waterstof die SSAB in het directe reductieproces gebruikt, wordt opgewekt door elektrolyse van water met duurzame elektriciteit. De waterstof kan direct worden gebruikt of opgeslagen voor later gebruik. In mei begon HYBRIT met de bouw van een waterstofopslagfaciliteit op proefschaal, naast de pilotfabriek voor directe reductie in Luleå.

Athos-project stopt

Project Athos richtte zich de afgelopen jaren op de ontwikkeling van een grootschalig CO2 -transport, -hergebruik en -opslagproject in het Noordzeekanaalgebied. Net als EBN, Gasunie en Port of Amsterdam was Tata Steel nauw bij dit project betrokken. Het ingeschatte beschikbare CO2-volume van Tata Steel was het fundament voor de conceptuele en technische uitgangspunten van het project. Het besluit van Tata Steel om versneld over te gaan op de DRI-technologie betekent daarom dat het project Athos in de huidige vorm niet kan voortbestaan.

De Athos-partners onderzoeken de komende maanden de mogelijkheden om Tata Steel zo goed mogelijk te faciliteren in een nieuwe koers. Zo willen ze bijdragen aan de regionale CO2-reductieopgaven in het Noordzeekanaalgebied en de uitvoering van het Klimaatakkoord.

Door in het proces ijzerertspellets te gebruiken die al warm zijn, worden enorme hoeveelheden energie bespaard.

Fabriek op industriële schaal

Ondertussen bouwt het Zweedse bedrijf in Gällivare aan een productie-installatie voor fossielvrij sponsijzer (zie kader DRI-technologie). Deze moet over vijf jaar klaar zijn. De industrialisatie moet beginnen met de eerste demonstratiecentrale, die in 2026 klaar is, voor de productie van 1,3 miljoen ton fossielvrij sponsijzer. De demonstratiecentrale wordt geïntegreerd met de productie van ijzerpellets. Het doel is om de productie van sponsijzer tegen 2030 uit te breiden tot een volledige industriële schaal van 2,7 miljoen ton om aan SSAB en andere klanten grondstoffen voor fossielvrij staal te kunnen leveren.

De nieuwe fabriek wordt om een aantal redenen in Gällivare gebouwd. Het is in de buurt van de mijnbouwproductie en -verwerking van LKAB. Door in het proces ijzerertspellets te gebruiken die al warm zijn, worden enorme hoeveelheden energie bespaard. Bovendien hoeft er dertig procent minder gewicht te worden getransporteerd, omdat met waterstofgas de zuurstof uit het ijzererts wordt verwijderd. Gällivare biedt ook goede toegang tot duurzame elektriciteit van Vattenfall.

staal

(c) Wikimedia

Waterstof Tata Steel

Tata Steel wil, zodra er voldoende en betaalbare waterstof beschikbaar komt, overschakelen naar staalproductie op waterstof. Wellicht maakt het bedrijf daarbij gebruik van het project H2ermes. Samen met Nobian en Havenbedrijf Amsterdam onderzoekt Tata Steel daarin de mogelijkheden voor het opzetten van een honderd megawatt waterstoffabriek op het terrein van de staalproducent in IJmuiden.

Deze installatie kan in de toekomst met duurzame elektriciteit tot 15.000 ton groene waterstof per jaar produceren. In dit proces wordt ook zuurstof geproduceerd. Met de zuurstof en waterstof kan Tata Steel op duurzamer staal produceren en zijn CO2-uitstoot flink verminderen.

Port of Amsterdam richt zich op de infrastructuur voor de verdere distributie van groene waterstof. Dit dient als basis voor de ontwikkeling van nieuwe producten en groene brandstoffen en het aantrekken van circulaire industrieën. Daarnaast kan de waterstof worden gebruikt voor verduurzaming van de regio door deze bijvoorbeeld te gebruiken voor emissievrij openbaar vervoer en transport, verwarming van gebouwen of nieuwe vormen van groene chemie in het havengebied.

ArcelorMittal investeert 1,1 miljard euro in de bouw van een installatie voor direct gereduceerd ijzer (DRI) en twee nieuwe elektrische ovens in Gent. De staalproducent ondertekende daarvoor een intentieverklaring met de Belgische en Vlaamse regering.

ArcelorMittal Belgium wil de CO2-uitstoot tegen 2030 met ongeveer 3,9 miljoen ton per jaar verminderen. De bouw van een installatie voor direct gereduceerd ijzer (DRI) moet daarbij helpen. Deze installatie krijgt een capaciteit van 2,5 miljoen ton. Ook bouwt het bedrijf twee elektrische ovens. Deze werken parallel met de state-of-the-art hoogoven die klaar is om afvalhout en plastics te gebruiken als alternatief voor fossiele koolstof.

DRI-installatie

Een DRI-installatie gebruikt aardgas en uiteindelijk mogelijk waterstof, in plaats van steenkool, om ijzererts te reduceren. Dit leidt tot een grote vermindering van de CO2-uitstoot in vergelijking met de productie van staal via de hoogovenroute. De twee elektrische ovens smelten het ‘direct reduced iron’ en het staalschroot, dat vervolgens in de staalfabriek wordt omgevormd tot plakken en vervolgens verder wordt verwerkt tot eindproducten.

Zodra de DRI-installatie en elektrische ovens zijn gebouwd, komt er een overgangsperiode waarin de productie geleidelijk van hoogoven A naar de DRI-installatie en elektrische ovens verschuift. Daarna wordt hoogoven A gesloten omdat deze dan aan het einde van zijn levensduur is.

De steun van zowel de Belgische als de Vlaamse regering voor dit project is van cruciaal belang vanwege de aanzienlijke kosten.

ArcelorMittal Belgium heeft zijn hoogoven B in Gent officieel ingehuldigd, nadat deze is vernieuwd. Het is volgens het bedrijf nu een van de meest moderne en efficiënte hoogovens ter wereld wordt, zowel op het vlak van productiviteit als van lagere CO2-emissies.

In september 2020 is gestart met de vernieuwing van de oven. In februari was het project klaar. De hoogoven heeft een geoptimaliseerde vorm gekregen. Verder is ArcelorMittal overgeschakeld naar een nieuw PLC-platform en zijn de veiligheidsconcepten naar een hoger niveau gebracht. Daarnaast is er een nieuwe netwerkinfrastructuur gekomen, is de procescomputersoftware aangepast en zijn modellen voor de sturing van de nieuwe hoogoven geoptimaliseerd. Voor de hoogovenvernieuwing is 5.000 ton staal en 3.000 ton vuurvast materiaal gebruikt. Daarnaastis er 265 kilometer aan elektrische kabels getrokken.

Afval als grondstof

De vernieuwde hoogoven zorgt voor een efficiënter brandstofgebruik en speelt daarmee een belangrijke rol in de vermindering van de CO2-uitstoot van de site en het bereiken van haar klimaatdoelstellingen. ArcelorMittal Belgium wil met het Gentse hoogovenproject Europa helpen om de CO2-uitstoot tegen 2030 met dertig procent te verminderen ten opzichte van 2018. Als groep heeft ArcelorMittal de ambitie om tegen 2050 klimaatneutraal te zijn.

In de hoogovens wil het bedrijf fossiele koolstof vervangen door groene en circulaire koolstof en waterstof. Ook wil ze steeds meer afvalstoffen inzetten als grondstof. Via het Torero-project (indienstname 2022) kan het bedrijf afvalhout uit containerparken voorbewerken tot biokoolstof die geschikt is voor het hoogovenproces. Ook lopen twee projecten waarbij plasticafval in de vorm van poeder of gas in de hoogoven kan worden geïnjecteerd.

Om de veiligheid van operators in de staalverwerkende industrie te verbeteren heeft Tebulo Industrial Robotics een gerobotiseerd reparatiestation met plasmasnijder ontwikkeld. Deze is bruikbaar voor alle materiaalkwaliteiten en -diktes en beschikt over een voorziening voor aparte afvoer van speciale materialen en een verwerking voor keurplaten. Een wereldprimeur.

‘Ontwikkel een gerobotiseerde oplossing voor het nog steeds manueel bediende reparatiestation voor onze 30 ton wegende staalrollen met een diameter tot 2 meter en een breedte tot 1,85 meter.’ Zo luidde de opdracht van een vooraanstaande Franse staalproducent aan Tebulo Industrial Robotics. Bij dit reparatiestation moesten de operators tot voor kort van elke rol staal, die onbeschadigd moest worden afgeleverd, eerst 5 tot 15 meter afrollen en wegsnijden met behulp van een manueel bediende plasmasnijder. Omdat elke rol staal andere staalkwaliteiten en -eigenschappen heeft en doorgaans over scherpe randen beschikt, is dit niet zonder gevaar. Omdat elke werkgever in de staalindustrie wettelijk de plicht heeft om de medewerkers een veilige werkplek te bieden, werd Tebulo ingeschakeld.

Eisenpakket

De Franse onderneming was op zoek naar een gedegen, geautomatiseerde oplossing voor een grote diversiteit aan staalplaten. Behalve de snijlijn en de afvoer van het te recyclen materiaal, moest ook de afrolinrichting met aandrukrollen en plaatscheidingsmechanisme volledig in de nieuwe oplossing worden geïntegreerd zodat geen gevaarlijk werk in de buurt van dit reparatiestation meer nodig was. Een andere eis van de klant was dat de uiteindelijke cyclustijd voor het verwerken van 15 meter staal per staalrol moest liggen tussen de 120 en 160 seconden.
Tebulo ontwikkelde een reparatiestation waar hydraulisch aangedreven cilinders de aandrukrollen en een afschraapmes omhoog bewegen en waar een robot vervolgens het begin van de te bewerken plaat opzoekt, vastpakt en afpelt. Vervolgens wordt de plaat op de juiste wijze op de tafel gelegd zodat de plasmasnijder in actie kan komen. Ook het afvoeren van het afgesneden materiaal gebeurt door een robot. Hierna wordt de staalrol weer opgewikkeld, klaar om te worden getransporteerd naar de bindmachines en de markeermachine.

Automatisering

Eén van grootste uitdagingen bij de ontwikkeling van deze installatie was het automatiseren van de zoekfuncties. Gewerkt wordt immers met diverse materiaaldiktes en –eigenschappen. Per plaat moest dus van tevoren worden nagegaan hoe de robot deze verschillende platen uiteindelijk kan detecteren, pakken en begeleiden. Op basis van deze informatie, heeft Tebulo automatiseringssoftware geschreven voor de robotapplicatie. Het repareren van de rol, het verschrotten, het herpositioneren van de binnenflap en de monstername zijn hierin meegenomen. Daarnaast heeft Tebulo ook besturingssoftware geschreven voor de plasmasnijder en ook deze is afgestemd op de verschillende materiaalkwaliteiten en -diktes. De beide besturingen communiceren met de standaard PLC-besturing en de speciale PLC voor de lasertechnologie.

De robot meet de positie en de breedte van de plaat.

De robot zoekt de positie van de binnenwikkel.

Hogesterktestaal wordt afgerold.

De robot heeft de plaat vastgepakt voor afvoer naar de recyclingcontainer.

Terwijl de technologie en plannen om restgassen bij staalfabrieken af te vangen en te benutten gestaag vorderen, steekt de Zweedse joint venture Hybrit de spades in de grond voor een pilot-staalfabriek die helemaal geen CO2 meer uitstoot.

Het Zweedse staalbedrijf SSAB, mijnonderneming LKAB en Vattenfall hebben hun krachten gebundeld om een nieuwe manier van staalproductie tot wasdom te brengen. Daarbij wordt waterstof gebruikt in plaats van steenkool om ijzererts tot ijzer te reduceren. Uit de schoorsteen komt dan geen CO2 maar water.

Grotere schaal

Hybrit bouwt de proeffabriek op het terrein van SSAB in Luleå, in het noorden van Zweden. De investeringskosten zijn geraamd op 1,4 miljard kronen, ongeveer 150 miljoen euro. De fabriek zal in 2020 in gebruik worden genomen. Vanaf dat moment kan de technologie ook op grotere schaal worden getest en geoptimaliseerd.

In het proces zijn grote hoeveelheden waterstof nodig. Om waterstof te maken is elektriciteit nodig, in dit geval heel veel elektriciteit. Daarom zit Vattenfall ook in de joint venture. Het is de bedoeling dat op termijn duurzaam opgewekte energie zal worden gebruikt om de waterstof te maken.

Volledig fossielvrij

Hybrit bouwt overigens ook een tweede proeffabriek. Daarmee wil de joint venture een fossielvrije techniek ontwikkelen die ijzerertspellets produceert. Op die manier wordt ook dat deel van het staalproces klimaatvriendelijker. Doel van Hybrit is om tegen 2035 een volledig fossielvrij proces voor staalproductie te hebben.

Intussen werken bestaande staalfabrieken samen met de chemische industrie om restgassen af te vangen en weer nuttig in te zetten. Zo loopt in Duitsland een project met AkzoNobel en wil Covestro staalgas gebruiken voor de productie van polyolen. Dow in Terneuzen werkt samen met ArcelorMittal in Gent om van de restgassen een vervanger voor nafta te kunnen maken.

Lees meer:

http://www.petrochem.nl/kunststoffen-maken-afvalgas-staalindustrie/

http://www.petrochem.nl/achtergrond/restgassen-staalfabriek-voeden-krakers-dow/

Van Merksteijn International (VMI) heeft bij de Italiaanse onderneming Danieli deze week de technische uitrusting voor een geïntegreerde staalfabriek besteld. De fabriek zal in de Eemshaven worden gebouwd. De totale investering wordt geschat op 260 miljoen euro en levert directe werkgelegenheid op voor ongeveer 300 mensen.

Volgens Van Merkensteijn wordt deze ultramoderne ‘Green Steelmill’ de wereldwijde standaard  op het gebied van circulariteit, duurzaamheid en innovatie. De fabriek in de Eemshaven zal binnen 2,5 jaar gereed zijn waardoor de inbedrijfstelling in de tweede helft van 2020 zal plaatsvinden. Als alles mee zit, start de bouw van de fabriek  in het eerste kwartaal van 2019.

Zelfvoorzienend

Straks moet in de Eemshaven een hele keten verrijzen. Van het smelten van schroot tot vloeibaar staal tot aan het uitwalsen van knuppels tot walsdraad. De productiecapaciteit na de bouw van de eerste fase zal rond de 900.000 ton walsdraad zijn. In 2017 heeft de VMI Group rond 1,13 miljoen ton walsdraad verwerkt tot eindproducten zoals wapeningsstaal en hekwerk producten. Vanwege een structureel tekort aan walsdraad in de EU is VMI momenteel gedwongen een groot deel het benodigde walsdraad van buiten de EU te importeren. Staalschroot is echter wel in voldoende mate beschikbaar binnen de EU. En omdat de totale capaciteit van VMI Group ruim 2,3 miljoen ton is, wil VMI verdere groei mogelijk maken, door deels zelfvoorzienend te worden.

Tata Steel en het Duitse Thyssenkrupp hebben een intentieovereenkomst gesloten om hun Europese staalactiviteiten te combineren. Dat hebben de bedrijven woensdag bekend gemaakt. 

Het bedrijf, dat Thyssenkrupp Tata Steel zal gaan heten, heeft een jaaromzet van vijftien miljard euro en biedt werk aan 48.000 mensen op 34 locaties. Naar verwachting zullen ongeveer vierduizend medewerkers hun baan verliezen door de fusie. De locatie van Tata Steel in IJmuiden blijft open. Het hoofdkantoor van het gecombineerde bedrijf komt in Nederland te staan. 

De voordelen van de samenwerking worden geschat op 400 tot 600 miljoen euro. De fusie moet eind 2018 zijn afgerond.