6 minute read
ENERGIE UIT AFVAL IN ONLINE VERPAKKING
Van de onderzoekers van ChEMaRTS is bekend dat ze van wanten weten. Dat blijkt niet alleen uit hun diverse researchprojecten maar ook uit de manier waarop ze hun expertise verwerven en delen met het werkveld. Dit academiejaar pakt de groep uit met een fonkelnieuwe SPOC voor de ingenieursstudenten in Leuven en op Aruba. De professoren Jo Van Caneghem en Johan De Greef doen het verhaal.
SPOC is een letterwoord dat vele ladingen dekt. Van ‘Single Point of Contact’ tot ‘Spontaneous Oscillatory Contraction’. In het onderwijslexicon van KU Leuven staat het voor een ‘Small Private Online Course’. In tegenstelling tot een ‘Massive Open Online Course’ (MOOC) wordt een SPOC afgeschermd aangeboden voor een specifieke doelgroep.
De SPOC van ChEMaRTS, ontwikkeld door prof. Van Caneghem, gaat over energie uit afval en sluit naadloos aan bij de cursus ‘Waste Treatment & Material Cycles’ in de masteropleiding Chemie – en ten dele ook Elektromechanica – op Campus Groep T. “De productie ervan is mee gefinancierd door het Europese ontwikkelingsproject SISSTEM”, vertelt Jo. “Daarin ontwikkelen we samen met de Universiteit van Aruba een driejarige opleiding in ‘Sustainable Engineering’. De SPOC wordt daar ingezet om professionals te vormen die de immense milieuproblemen op het eiland kunnen aanpakken.”
Online
In Leuven dient de SPOC voor ‘blended learning’. “We verwachten van de studenten dat ze vóór het contactmoment de online cursus zelfstandig doornemen”, vervolgt Jo. “De inhoud bestaat vooral uit voorbeelden van installaties afgewisseld met studioopnames waarin uitleg gegeven wordt bij de beelden. De online voorbereiding laat ons toe om de theorie meer uit te diepen en schept eveneens meer ruimte voor oefeningen.”
“Veruit de meeste aandacht gaat naar de behandeling van het minst recycleerbare afval. We belichten zowel de chemische als de energetische aspecten maar gaan ook dieper in op de economische kant van de zaak. Valt er wel voldoende energie te recupereren om de kosten te dekken? Hoeveel afval is nodig om er een rendabele business van te maken en meer van dergelijke vragen.”
Reactoren
In de cursus ‘Reactor- en Procestechnologie’ in de masteropleiding Chemie komt het thema energie- en materiaalrecuperatie uit afvalstromen eveneens aan bod. “We behandelen eerst de basisprincipes van (universele) chemische reactoren en processen”, legt prof. Joan De Greef uit. “Daarna gaan we bij wijze van toepassing dieper in op de klasse van thermochemische reactoren en processen. Tot deze klasse behoren voornamelijk processen voor verbranding en vergassing van afvalstoffen. Wat wij theoretisch uit de doeken doen, dient als basis voor de meer beschrijvende cursus van Jo. Dit maakt dat de studenten in de SPOC het meteen live zien gebeuren.”
Vanuit zijn cursus legt Johan meteen de brug naar het onderzoek en de industriële dienstverlening bij ChEMaRTS. “We zijn trots dat we onlangs een eigen thermische pilootinstallatie in dienst hebben genomen in het Laboratorium voor Industriële Veiligheid op Campus Arenberg. Die is uitgerust met volledige procesmonitoring, gasanalyseapparatuur, automatische procescontrole en bemonsteringspunten voor vaste reactieproducten. Met een bedrijfstemperatuur tot 1250°C en een multifunctionele lucht- en gastoevoer is de pilootinstallatie uniek in het werkveld. Op een beperkte schaal kunnen we de condities nabootsen die zich voordoen in thermische afvalprocessen op een grootindustriële schaal. Daardoor vinden almaar meer bedrijven uit de ‘Wasteto-Energy’-sector de weg naar onze onderzoeksgroep en kunnen we doctoraatsonderzoek afleveren met een grote industriële relevantie.”
Microplastics
De ‘sparring partner’ van ChEMaRTS is al jaar en dag het recyclage- en afvalverwerkingsbedrijf Indaver. De onderneming ontstond 40 jaar geleden als ‘oplossing’ voor het afval van de Antwerpse chemische industrie. Vandaag recupereert Indaver energie en kostbare materialen uit het afval. Jo’s samenwerking met Indaver dateert van 2005 toen ze nog doctoraatsstudente was. “Aanvankelijk concentreerden we ons op het stabiliseren van verbrandingsgassen die dioxines en andere toxische stoffen bevatten en op persistente organische polluenten in vaste residu’s en rookgassen.”
“Vandaag bestuderen we de levenscyclus van producten en het gedrag van de zg. ‘emerging substances’ in afvalverwerkingsprocessen. ‘Emerging substances’ zijn recent ontwikkelde, persistente stoffen waarvan het gedrag en de toxicologische effecten amper of niet bekend zijn.”
Daarmee is de kous niet af. Een belangrijke groep van die kwalijke substanties zijn de microplastics. “In amper 70 jaar tijd hebben we zoveel plastic geproduceerd dat er in ieder ecosysteem op aarde wel microplastics terug te vinden zijn”, aldus Jo. “Ze zijn zo klein dat ze niet meer zichtbaar zijn voor het oog. Net als andere chemische verbindingen bewegen ze zich door het water, in de lucht, in de bodem en in het leven op aarde. Zo is er een nieuw soort biogeochemische kringloop ontstaan die zich uitstrekt over de hele planeet.”
“Na afgebroken zwerfplastic, is slijtstof van autobanden en synthetische kleding de grootste bron van primaire microplastics”, voegt Johan eraan toe. “Elke vijf kilogram was van zulke kledij laat gemiddeld negen miljoen microvezels los die afgevoerd worden met het spoelwater. Onderschat ook de hoeveelheid polyethyleen niet in eyeliners, mascara, lipsticks, poeders en andere cosmetica. Per scrubbeurt komen er zowat 100.000 microplastics vrij.”
Volgens Jo staat het onderzoek naar de impact van de microplastics nog in de kinderschoenen. Er is bijvoorbeeld nog geen standaard analysemethode om het probleem in kaart te brengen. Ook is de apparatuur om automatisch en op een representatieve manier het aantal microplastics te tellen nog volop in ontwikkeling.”
Intelligent
De samenwerking met Indaver gebeurt in eerste instantie via masterproeven. Recent heeft Johan met het bedrijf een Baekeland-mandaat in de wacht gesleept bij VLAIO waarmee doctoraatsstudent Wouter Meynendonck aan de slag is gegaan. De twee copromotoren, prof. Mathias Verbeke en prof. Mariya Ishteva van de campussen in Brugge en Geel, brengen expertise in op het vlak van wiskundige methoden en datamodellering. De procestechnologische knowhow is aanwezig bij ChEMaRTs op Campus Groep T.
“Het doctoraatsproject focust op de ontwikkeling van modellen voor thermochemische procescontrole met behulp van AI”, legt Johan uit. “De zuivering van rookgassen uit afvalverbranding gebeurt in state-of-the-art afvalenergiecentrales nog altijd bijna uitsluitend door middel van uitgebreide chemische behandeling. Als technologische pionierend bedrijf wil Indaver in de toekomst ook kunnen ingrijpen op de vorming van schadelijke gascomponenten tijdens de verbranding zelf. Een intelligente procescontrole moet dit mogelijk maken. Het biedt ons alvast een unieke kans om complementaire expertise op de campussen van onze faculteit te bundelen. Voor Indaver komt dan weer een aanzienlijke besparing in chemicaliën én een energetische efficiëntiewinst in hun afvalverbrandingsprocessen in het bereik. De re-actieve aanpak moet wijken voor een pro-actieve approach. Of – in gewone mensentaal –voorkomen is beter dan genezen.”
Yves Persoons
https://iiw.kuleuven.be/ onderzoek/chemarts/
