Opening pilootinstallatie 'De Flash Calciner'
Unieke onderzoeksinfrastructuur voor ontwikkeling low-carbon cementen
Onder grote belangstelling is in Mol de Flash Calciner officieel geopend. Deze pilootinstallatie laat toe om nieuwe low-carbon cementen te ontwikkelen op basis van kleirijke reststromen.
Roadmap naar klimaatneutraliteit
Beton is een van de meest door mensen gemaakte en gebruikte materialen, maar doordat hiervoor grote hoeveelheden cement nodig zijn, hebben bouwwerken op basis van beton een hoge klimaatimpact. De productie van cement is samen met de staalindustrie en de chemiesector verantwoordelijk voor de meeste industriële CO2-emissies. Met bijna 800 kg CO2-uitstoot per ton voor traditioneel cement (Portlandcement) is de productie erg milieubelastend. De cementsector is zich bewust van dit probleem en heeft een roadmap opgemaakt om tegen 2050 klimaatneutraal te worden.
Een van de elementen in deze roadmap is het overstappen van traditioneel cement naar nieuw cement met cementvervangers met een lagere CO2-impact. Met de Flash Calciner komt VITO hieraan tegemoet.
De techniek laat toe om kleirijke reststromen kortstondig te verhitten tot een temperatuur tussen 600 en 900°C. Wat uit de oven komt, is gecalcineerde klei. Deze klei kan tot 30% (en mogelijk meer) van de Portlandcement vervangen zonder dat deze sterkte verliest.
De voordelen van calcinatie zijn dubbel: het helpt om de CO2-uitstoot bij de productie van Portlandcement drastisch te verminderen én het biedt een oplossing voor kleirijke reststromen die anders verloren gaan. Bij baggerwerken, grondoverschotten of grondsaneringen worden immers vaak zeer kleirijke restromen opgehaald of opgegraven die tot nog toe amper werden benut.
Infrastructuur voor gezamenlijk onderzoek
Vliegas en hoogovenslakken worden al langer als cementvervangers ingezet, maar net door de klimaatambities van de staalindustrie en de energieproducerende bedrijven vermindert ook het aanbod van deze alternatieven. De staalindustrie zet immers in op nieuwe types ovens en technieken zoals elektrische boogoven en rechtstreeks gereduceerd ijzer, wat leidt tot andere samenstellingen van slakken in vergelijking met de hoogovenslakken. En door het uitfaseren van steenkoolcentrales in Europa zal ook een einde komen aan de vliegas die momenteel wordt ingezet als cementvervanger.
Calcinatie van kleirijke reststromen is dus een zeer interessant alternatief, maar de sector miste tot nog toe de mogelijkheid om reststromen te onderzoeken of uit te testen wat de eigenschappen zijn van calcinatie op reststromen. In de Flash Calciner kan dat wel. Deze nieuwe infrastructuur kan immers ingezet worden voor gezamenlijk onderzoek, of onderzoek in het kader van een project. De sector kan niet alleen testen uitvoeren, maar ook de eigenschappen van de reststromen laten onderzoeken en zelfs alternatieve cementen laten testen op mortel- en betonniveau.
“De Flash Calciner pilootinstallatie laat toe om nieuwe low-carbon cementen te ontwikkelen op basis van kleirijke reststromen, waardoor VITO inzet op het verlagen van de milieu-impact van onze gebouwde omgeving”, vat Liesbet Van den Abeele, projectcoördinator, samen
Ook Thomas de Béthune, vertegenwoordiger van de Europese Commissie in België, is onder de indruk. “De Flash Calciner is een belangrijk stukje van de puzzel voor ons Europees streven naar klimaatneutraliteit in 2050. De productie van traditioneel cement is goed voor 5 tot 8% van onze wereldwijde CO2-uitstoot, en als we die kunnen verminderen met 30% via de duurzame en kwaliteitsvolle alternatieven die de Flash Calciner vanaf nu kan testen, sparen we de planeet op meer dan één manier. Blij dat we hier met de EU mee bijdragen aan Vlaamse en Europese toptechnologie en straks een duurzaam verhaal voor de bouwsector.”
De Flash Calciner biedt…
- de cement- en betonindustrie de kans om te experimenteren met verschillende gecalcineerde stromen
- de houders van kleihoudende afvalstromen de optie om eenvoudig na te gaan of hun stroom kan worden opgewaardeerd tot een cementvervanger
- onderzoekers de kans om het flash-calcinatieproces te optimaliseren en objectief te evalueren.
De installatie is uitgerust met een voorverwarming en calcinerloop van ruim 20 meter, gemaakt van refractair materiaal. Hierdoor kan een verblijftijd van 2 seconden worden gegarandeerd bij een constant temperatuursverloop, met een voedingsdebiet van 25 kg/h. De installatie is voorzien van een colourcontrol-systeem. Met deze optie kan de temperatuur tijdens de koelfase bijgestuurd worden, waardoor de kleur van het gecalcineerde materiaal kan aangepast worden.Hiermee beschikt de pilootinstallatie over alle componenten die ook in een full-scale installatie aanwezig zijn, zodat materialen onder reële omstandigheden kunnen worden getest.
De Flash Calciner is uitgerust met verschillende meetpunten waardoor procesparameters en emissies op elke plaats nauwkeurig kunnen opgevolgd worden. Investeerders kunnen processen testen en bijsturen en de nodige gegevens verzamelen die kunnen gebruikt worden bij de aanvraag voor een omgevingsvergunning. Bijzonder is dat deze pilootinfrastructuur niet alleen standaard emissiemetingen toelaat, maar ook uitgerust is met apparatuur om heel specifiek PFAS te bemonsteren.
De installatie is voorzien van een filtersysteem om tijdens tests geen negatieve impact op het milieu te hebben.
Hoe de Flash Calciner tot stand is gekomen
In 2020 deed VITO, in opdracht van OVAM, een screening naar potentiële Vlaamse afvalstromen die kunnen worden ingezet als cementvervanger. Naast de hoeveelheden beschikbaar materiaal werd ook gekeken naar de mogelijke risico’s die kunnen ontstaan bij de inzet van het materiaal. Non-ferro slakken en bodemassen van huisvuilverbranding zitten vol zware metalen, wat leidt tot een lager potentieel.
De KSP (keramiek, steen en porselein) fractie die vrijkomt uit de opwaardering van glas heeft technisch gezien potentieel, maar de hoeveelheid die jaarlijks vrijkomt is te klein om relevant te zijn als cementvervanger. De fijne fractie die ontstaat bij het breken van betonpuin heeft wel een hoog potentieel en deze werd al in de nieuwe standaard EN 197-6 opgenomen al een toegelaten cementvervanger
Een grote beloftevolle stroom die overblijft, is de kleirijke fractie van baggerspecie die jaarlijks gestort wordt. In opdracht van de Vlaamse overheid heeft VITO intensief onderzoek uitgevoerd om deze stroom te activeren tot een geschikte cementvervanger. Baggerspecie van de haven van Antwerpen wordt door de Afdeling Maritieme Toegang behandeld op de AMORAS-site. Het zand wordt verwijderd en ter beschikking gesteld als bouwzand, terwijl de kleirijke fractie wordt geperst tot filterkoeken die worden opgeslagen op een aanpalende site. De filterkoeken hebben een vrij constante samenstelling, die uitermate geschikt is om door verhitting om te vormen tot een cementvervanger. Uit onderzoek blijkt dat flash-calcinatie, waarbij de filterkoeken gedroogd en verpulverd worden, en daarna kortstondig (~2 seconden) verhit worden tot 850°C, leidt tot een cementvervanger waarvan de reactiviteit vergelijkbaar is met die van de betere vliegas.
Financiering project
Het totale project bedraagt ruim 900.000 euro. EFRO draagt met 238.200 euro subsidie bij tot dit project.
