Walter van de Vries van de TU Delft laat bij Frismakers zien wat het belang is van wetenschap voor het bedrijfsleven. Dit doet hij aan de hand van de succesvolle ontwikkeling van een machine die betongranulaat kan recyclen. 'Onze ontdekking zorgt ervoor dat er nu veel meer betongranulaat wordt gerecycled’. Een concreet voorbeeld van een succesvolle samenwerking tussen wetenschap en bedrijfsleven.

Missie

Onze missie is om doorbraken te creëren op het gebied van recycling technologie die een economische en ecologische impact hebben op de strategische grondstoffenvoorziening van Europa voor de komende 20 jaar. Omdat we een technische universiteit zijn, vervullen we die missie vanuit een wetenschappelijk startpunt. We werken dus met een combinatie van technologie: de leer van bewerkingen en Wetenschap: het vergaren van kennis én inzicht.

Fundamenteel niveau

We kijken naar een probleem vanuit de industrie en proberen te analyseren waarom dit probleem nog bestaat. De industrie lost zelf al kleine problemen op, dus problemen die overblijven zijn hardnekkiger van aard die je niet kan oplossen door wat aan de knoppen te draaien. We hebben dus te maken met problemen die op een fundamenteel niveau bekeken moeten worden. Dit vereist dat we echt moeten snappen welke aspecten een rol spelen, welke daarvan dominant zijn en hoe we vervolgens de omstandigheden zo kunnen aanpassen dat het probleem opgelost wordt. Dit doen we met wetenschap.

Wetenschap is eigenlijk een balans van kunst en kunde. Kunde houdt in dat er een bepaald niveau nodig is van kennis, inzicht en kwaliteit. Maar belangrijker is de kunst. De kunst om creatief te zijn en de juiste inschattingen te maken. Welke parameters doen er toe, welke relatie bepaald het gedrag van het systeem. En verder, welke tool zet je in om tot oplossingen te komen: literatuur, experimenten, simulaties of modellen. Met deze toolset maken we problemen inzichtelijk om vervolgens te bepalen of het fundamenteel gezien op te lossen is én of dit op een economische en ecologische wijze kan, binnen de mogelijkheden van nu en 20 jaar.

Case recycling betongranulaat

Op de TU pas ik dit toe op de recycling van vochtige granulaire stromen met een korrelgrootte tussen de 0 en16 mm. Om materialen te kunnen recyclen moeten we ze eerst scheiden, en daarvoor moeten ze los zijn. Een veel gebruikte techniek hiervoor is zeven. Maar bij deeltjes kleiner dan 16mm is er iets eigenaardigs aan de hand. Het vocht dat in het mengsel zit, verplakt de deeltjes dusdanig dat de kleine korrels niet meer door de zeef vallen en het zeefdek verstopt raakt. Een oplossing vanuit de industrie was om simpelweg de zeef harder op en neer te bewegen, maar dat zorgt eigenlijk alleen voor kapotte zeven.

Uiteindelijk is de industrie naar de TU gekomen om te vragen of we konden helpen. We hebben toen gekeken naar wat het is dat ervoor zorgt dat vochtige fijne korrels zich niet laten zeven. We weten dat droog materiaal prima te zeven is, dus water speelt een cruciale rol.

Wetenschap in detail

Het sterk versimpelde model is als volgt: Korrels van verschillende grootte worden allemaal onderworpen aan een versnelling a. De tweede wet van Newton zegt dat de kracht die een deeltje ondervindt gelijk is aan zijn massa maal de versnelling. De massa is evenredig met de diameter tot de derde. Vervolgens moet die kracht overgebracht worden via het water dat ertussen zit. Dat gaat evenredig met de diameter in het kwadraat. De bepalende formule heeft dus de volgende vorm: een constante maal D tot de derde moet groter zijn dan D kwadraat. Met andere woorden de versnelling die je nodig heb om een deeltje los te krijgen is omgekeerd evenredig met de diameter. Kleine deeltjes hebben dus grote versnellingen nodig.

Als je dit precies uitrekent kun je getalsmatig zien waarom het fout gaat bij conventioneel zeven. De versnellingen zijn lang niet groot genoeg om de vochtige deeltjes los te krijgen. Met deze kennis hebben we vervolgens een nieuwe machine gebouwd, de ADR, die wel in staat is om de deeltjes los te krijgen en ze daarna meteen te scheiden op korrelgrootte.

Resultaat

De ADR wordt momenteel al ingezet op twee grote afvalstromen, verbrand huisvuil en betonpuin. De hoeveelheid betonpuin zal de komende jaren enorm toenemen en niet meer in het huidige afzetkanaal passen. Met de ADR maken we het geschikt om terug te brengen in beton. Bij het huisvuil kunnen we met de nieuwe techniek veel meer metalen terugwinnen. Door deze recycling worden we minder afhankelijk van primaire bronnen en kunnen we onze hoeveelheid afval verminderen. Een full-scale industriële machine is vorige week in bedrijf genomen en de eerste resultaten zijn al zeer veel belovend.

Spreker