jones brugge urban_mining_2_9_2015

Stadsmijnbouw is de

toekomst: pleidooi voor een systeemvisie

Dr. Ir. Peter Tom Jones (IOF Onderzoeksmanager KU Leuven, SIM² &

Voorzitter i-Cleantech Vlaanderen vzw)

Brugge, 2/9/2015

• Inleiding – grondstoffencrisis als onderdeel van

een ruimere problematiek

• Transitiemanagement als nieuw kader

• Transitiepaden: o Duurzaam energiebeheer

o Duurzaam materialenbeheer – circular economy, urban en landfill

mining

o Nieuwe businessmodellen

• Transities leveren massa’s voordelen op

Overzicht

Jones/Urban Mining 2

Het preanalytische uitgangspunt

Economie = deelsysteem Aarde (cf. UNEP, 2010)


Grondstoffen als sources

• Biotische grondstoffen: biomassa voor voedsel,

brandstoffen, kledij etc. hernieuwbaar

• Abiotische grondstoffen: niet-hernieuwbaar

o Energetische grondstoffen: olie, steenkool, aardgas,

uranium

o “Niet-energetische grondstoffen”

• Water

• Land


Waterschaarste


Grondstoffengebruik is niet alleen te hoog

maar ook ongelijk verdeeld: aluminium


Materiaalvoorziening stuit op grenzen

Ertsen worden

armer (Figuur:

EC, 2014)


Toenemende complexiteit van producten


• Toenemende uitdaging voor recyclage

Met meer en meer kritieke metalen


Kritieke metalen


Kritieke metalen – essentieel voor de transitie

naar een koolstofarme economie


Waarom zijn kritieke grondstoffen kritiek?

• Economisch belang (transitie naar groene economie)

• Hoog aanbodrisico:

o Beperkte/geografisch geconcentreerde voorraden,

o Productieconcentratie in China (bv. Zeldzame aardmetalen),

Rusland (edele metalen), Congo (bv. cobalt), Brazilië (bv.

Niobium)…

o Lage substitutie

o Beperkt recyclingniveau








Niobium)…

o Lage substitutie



De EU: het armste continent in de wereld

Bron: D. Cohen, New Scientist, 2007


Geopolitieke en economische impact op

beschikbaarheid









Niobium)…

o Lage substitutie


End-of-Life recycling rates, UNEP 2011


Materiaalverbruik heeft (grote) eco-impact

• Impact op het leefmilieu en energieverbruik bij winnen,

produceren, gebruiken en afdanken van materialen

bron: Allwood, J. M., 2011 Jones/Urban Mining 28

Materiaalverbruik heeft (grote) eco-impact

Impact van primitieve recyclage


Materiaalverbruik heeft economische impact


Planetaire

grenzen

worden

doorboord

Verdwijnen van habitat

Invasieve soorten

Opwarming aarde

…

Bron: WWF bewerking van J.

Rockström et al., Nature, 461, 2009


Klimaatbeleid vereist drastische reducties –

hoe langer wordt gewacht, hoe duurder

Bron: IPCC, AR5, WGIII




Om de opwarming te beperken tot maximum 2°C moet de hoofdmoot van de fossiele grondstofvoorraden (steenkool,

aardolie, gas) in de grond blijven






Om de opwarming te beperken tot maximum 2°C moet de hoofdmoot van de fossiele grondstofvoorraden (steenkool,

aardolie, gas) in de grond blijven



Dit vereist de

beschikbaarheid van

kritieke metalen!






mining



Overzicht


Van probleemanalyse Leitbilder transitiepaden

transitie-experimenten (J. Rotmans, 2009)

Figuur: VITO


Lineaire

economie

Circulaire

economie

Parallelle transities...

Won

en

Voe

din

g

Mo

bili

teit

Materialenbeheer

Energiebeheer

Financiën

Cultuur & educatie







mining



Overzicht


Systeemtechnologische innovatie en nieuwe

business modellen

Energietransitie • Energie-efficiëntie



business modellen


• Hernieuwbare energie

(macro-meso-micro)

• (Super)Smart Grids


Het voorbeeld van Denemarken…



business modellen



(macro-meso-micro)


Bron beeld:

www.geni.org


http://www.geni.org/






mining



Overzicht


Transitie naar duurzaam materalenbeheer

Energietransitie Materialentransitie • Energie-efficiëntie


(inclusief bio-based

economy)


• Slim sluiten

• EcoDesign (LCA)

• Verbruikers gebruikers


Circulaire economie – schematisch

voorgesteld

https://www.youtube.com/watch?v=zCRKvDyyHmI&list=PLtci30xsa3NEwOm0J0m79tRjUTEYDk31l


https://www.youtube.com/watch?v=zCRKvDyyHmI&list=PLtci30xsa3NEwOm0J0m79tRjUTEYDk31l

Ellen McArthur Foundation

McKinsey

Circulaire Economie, volgens de Ellen

McArthur Foundation


De voordelen van de circular economy

(McKinsey, 2015)


Mondiaal gezien is circulaire economie…

voorlopig nog maar een toekomstbeeld


Zelfs voor Europa nog een lange weg te gaan (bv.

EU data voor huishoudelijke afval)

Source: Eurostat data 2009


Recyclage, urban en

landfill mining (metalen)

• EoL producten

• Historisch gestorte afvalstromen

• Secundaire grondstoffen

Sluiten van kringlopen (metalen en mineralen)

via recyclage, urban mining en landfill mining

K. Binnemans et al.,

Journal of Cleaner

Production, 2015


1. EoL Producten


Journal of Cleaner

Production, 2015


Urban Mining EoL producten (e.g. Edele

metalen recyclage in Umicore, Belgium)


Efficiënte recyclage/urban mining End-of-

Life producten vereist holistische aanpak

collectie ontmanteling scheiding voor-

behandelen eind-

verwerking recyclaat

voorverwerking eindverwerking

uitgebreide producentenverantwoordelijkheid


Sluiten kringlopen voor zeldzame aardmetalen:

centrale onderzoekslijn aan KU Leuven

Prof. Koen

Binnemans Jones/Urban Mining 71

Case-study: Selectieve recuperatie van Eu en Y uit

End-of-Life spaarlampen (ionometallurgie)

D. Dupont and K. Binnemans, Green Chemistry 17, 856–868

(2015) + front cover


2. Enhanced Landfill Mining


Journal of Cleaner

Production, 2015


ELFM – Vlaanderen koploper

• Zie www.elfm.eu: 2000 stortplaatsen in Vlaanderen


http://www.elfm.eu/

ELFM in Europa

• 150,000 à 500,000 stortplaatsen in Europa

o Huishoudelijk afval

o Industrieel afval

o Gemengd afval

• Do-nothing scenario is geen optie

o zelfs stortplaatsen die ingericht zijn met BBT zullen ooit lekken

o Saneringskosten zullen oplopen tot 0,1-1 triljoen euro


ELFM in Europa

• 150,000 à 500,000 stortplaatsen in Europa

o Huishoudelijk afval

o Industrieel afval

o Gemengd afval

• Do-nothing scenario is geen optie

o zelfs stortplaatsen die ingericht zijn met BBT zullen ooit lekken

o Saneringskosten zullen oplopen tot 0,1-1 triljoen euro

• ELFM beoogt recuperatie grondstoffen, energie en land

• Prioritisering is nodig: eerst stortplaatsen met

saneringsnoodzaak en storten die voldoende groot zijn

zodat een rendabele ontginning mogelijk is


Pilootproject in Vlaanderen: Enhanced Landfill

Mining, Houthalen-Helchteren, Group Machiels

Total research performed

since 2008 > 9 MEURO

(incl. IWT O&O ELFM,

EFRO CTC, MIP ICON

PLASMAT)


ELFM flow

sheet voor

stortplaats

bestaande

uit

huishoudelijk

afval


CTC flow sheet, incl. GasPlasma technologie

Afval in,

bio-H2 en

bouwmerialen

uit


ELFM en GasPlasma – voorbij verbranding,

van downcycling naar upcycling

Improving the intrinsic business case of the ELFM

project


Pontikes, Y. et al., 2013. Slags with a high Al and Fe content as precursors for inorganic polymers. Applied Clay Science, 73, 93-102;

Relation plasmastone cooling with properties and valorisation possibilities in novel cements

Pilotschoolvalidatie – Advanced Plasma

Power (Swindon, UK)


Eerste piloottest met plasmasteen

geopolymeercement


Niet-technische barrières zijn manifest:

• Wettelijke (e.g. Landfill Directive & Waste Framework Directive)

• Sociale acceptatie (NIMBYISM)

• Economie (publieke versus private voordelen)

• Industriële weerstand

Commerciële doorbraak van ELFM is minder evident dan die van

urban mining model voor kritieke metalen


Oprichting EURELCO – Maart, 2014


46 Leden


VPRO-Tegenlicht Documentaire “Vuil Goud”


http://www.eurelco.org/

3. Secundaire (industriële) grondstoffen


Journal of Cleaner

Production, 2015


SIM MaRes Programma (Vlaamse niveau)

• Vlaanderen = koploper in urban mining & recyclage van kritieke

metaalbevattende EoL producten (cf. Umicore)

• Vlaanderen heeft geen primaire ertsen met kritieke metalen

• Maar: Vlaanderen beschikt over grote volumes secundaire

(industriële proces) residu’s: phosphogypsum, goethiet,

metallurgische slakken, bodem en vliegasen


SIM ICON SUPERMEX project


MaRes Rationale: metalen én mineralen

recupereren uit residu’s

MaRes aims at creating and demonstrating an operational, flexible toolbox combining

pyro-, hydro-, electro-, bio-, solvo- and ionometallurgy technologies to recover metals and

to hot stage engineer and valorise the residual matrix into highly innovative low-carbon

building materials and other mineral materials.


• Inleiding


• Transitiepaden:

o Duurzaam energiebeheer

o Duurzaam materialenbeheer – urban en landfill

mining



Overzicht


Design for resource efficiency

• Multifunctionaliteit & modulariteit

• Ecodesign:

o Voor hergebruik, reassemblage, sluiten kringlopen,

minimale impact tijdens gebruiksfase

o Ook op systeemniveau (bv. stadsplanning)

• Nieuwe reguleringsvormen

o Extended producer responsibility (EPR) &

terugnameplicht


Nieuwe businessmodellen: “Van producten

naar diensten”

Inclusief alternatieve

financieringsmodellen:

Klimaatfondsen,

crowd funding,

derdebetalersystemen

ESCO’s, Shared

Savings Agreement,

Coöperatieven







mining



Overzicht


De voordelen van een transitiebeleid

• Resilience

o Nieuwe jobs

o Daling materiaal- en energiefactuur

o Materialen-, energie-, en voedselautonomie

o Leefbare steden – minder gezondheidskosten (Pittel en

Rubbelke, 2008)

o Kenniseconomie cleantech & aantrekken investeringen

• Hier en nu, geen vrijbuiters

• Katalysator voor koerswijziging op hogere

schaalniveaus


Dank voor de aandacht!

Dank aan collega Prof. Karel Van

Acker (KU Leuven) voor slides

over circulaire economie en

schets grondstoffenproblematiek


jones brugge urban_mining_2_9_2015

Environment