Deze onderwerpen vallen onder de circulaire strategieën slow the loop (levensduurverlenging) en close the loop (hoogwaardige verwerking). In een volledig circulaire economie is recycling van grondstoffen pas een oplossing als alle mogelijkheden voor hergebruik en langer gebruik optimaal zijn benut. Toch blijft het cruciaal om aan het eind van de gebruiksfase (dus na een aantal keren hergebruik met behulp van bijvoorbeeld repareren en refurbishen) materialen en grondstoffen zo hoogwaardig mogelijk terug te winnen en toe te passen in producten. Hiermee minimaliseren we het gebruik van primaire grondstoffen. Ook worden hierdoor producten aan het einde van de levensduur niet verbrand, hetgeen leidt tot een vermindering van de uitstoot van CO2 en andere schadelijke gassen en een laagwaardig restproduct (bodemas) creëert, dat bij toepassing risico’s van milieuschade kent. Een relatief nieuw thema is verminderen van het gebruik van primaire kritieke grondstoffen voor de energietransitie en andere toepassingen van producten van de maakindustrie. Het betreft hier primaire of secundaire materialen (waaronder non-ferro metalen) die niet (voldoende) primair in Nederland of Europa gewonnen of geraffineerd worden waardoor er een afhankelijk ontstaat van andere landen.
Het realiseren van een circulaire economie is een logistieke uitdaging. Zo zullen retourprocessen optimaal geregiseerd moeten worden. Nieuwe waardeketens creeëren nieuwe uitdagingen en vragen op het gebied van transport, voorraadbeheer, ketenregie en service logistiek.
In MMIP 2 staan vijf deelthema’s centraal:
- processen ter ondersteuning van substitutie;
- sorteren en scheiden;
- processen voor hergebruik (inclusief reparatie, refurbishing, remanufacturing en
- andere levensduurverlengende bewerkingen) en verwerking;
- terugwinning en raffinage van kritieke en secundaire grondstoffen;
- optimalisatie van processen.
2a. Processen ter ondersteuning van substitutie
De substitutie door materialen uit hernieuwbare bronnen (secundaire grondstoffen, biobased grondstoffen, ruim beschikbare primaire grondstoffen) is een onderwerp dat ook van belang is in MMIP 1 (Ontwerpen voor circulariteit). In MMIP 2 worden de kennisvragen ondergebracht die beantwoord moeten worden om de substitutie van grondstoffen werkelijk toe te kunnen passen in diverse processen. Zo kan biomassa een alternatief zijn voor fossiele grondstoffen, mits deze biomassa afkomstig is van duurzame teelt, waarbij rekening is gehouden met het welzijn van mens, dier en milieu. De belangrijkste vraagstukken hebben betrekking op de substitutie van grondstoffen waarbij de functionaliteit en kwaliteit van het eindproduct tenminste vergelijkbaar moet zijn met het originele product.
Dit geldt ook voor de toepassing van recyclaat in productieprocessen. De kwaliteit van het recyclaat is van belang voor de toepassing waarin het gebruikt kan worden. De wens van de overheid om meer recyclaat toe te passen zal leiden tot vraagstukken die te maken hebben met de relatie tussen kwaliteit van het recyclaat en de uiteindelijke producteigenschappen. Om recyclaat op grote schaal te kunnen toepassen in allerlei productieprocessen, is onderzoek nodig naar welke bewerkingen het recyclaat kan ondergaan, hoe de kwaliteit kan worden verhoogd en welke kwaliteitstesten eventueel moeten worden toegevoegd.
2b. Sorteren en scheiden
Veel consumptiegoederen en producten uit de maakindustrie zijn samengesteld uit verschillende componenten. Dit geldt ook voor woningen, kantoren en infrastructuur. Het hergebruik van componenten stelt hoge eisen aan het terugwinnen van secundaire onderdelen en grondstoffen. Ook het inzamelen en sorteren van de goederen aan het einde van hun levenscyclus zal efficiënt moeten gebeuren met als doel het hoogwaardig hergebruiken of kwalitatief goed terugwinnen van de grondstoffen. In de KIA CE periode 2024-2027 zal kennis moeten worden opgedaan om samengestelde producten te de-assembleren en componenten en materialen te kunnen scheiden in onderdelen en grondstoffen die weer te hergebruiken zijn.
2c. Processen voor hoogwaardige levensduurverlenging en verwerking
Een centraal thema binnen een circulaire economie is het optimaliseren en verduurzamen van processen voor hergebruik van producten en componenten en recycling van materialen. Het optimaliseren van ketens over de gehele R-ladder is van belang.
Daarbij gaat de voorkeur uit naar reparatie, refurbishment, remanufacturing en andere levensduurverlengende processen, omdat deze (waar technisch mogelijk, rekening houdend met de staat van het materiaal) meer toegevoegde waarde creëren dan recycling. Het automatiseren en industrialiseren van al deze processen staat dan ook centraal in dit deelprogramma. Voorbeelden zijn het optimaal hergebruiken en recyclen van metalen of kunststoffen. Voor bijvoorbeeld de recycling van kritieke grondstoffen moeten hydrometallurgische processen of geëlektrificeerde pyrometallurgische processen verder worden ontwikkeld.
Een ander aandachtspunt is de karakterisering van de materialen voor en tijdens de recycling. Het is van groot belang dat de kwaliteit van de grondstoffen voldoet aan de eisen die gesteld worden aan hergebruik en recycling.
2d. Terugwinning en raffinage van kritieke- en secundaire grondstoffen
In de CRMA worden doelen gedefinieerd om in Europa kritieke grondstoffen te gaan winnen en raffineren. Ook Nederland heeft eind 2022 een Nationale Grondstoffenstrategie gelanceerd om de leveringszekerheid van kritieke grondstoffen te vergroten. Een van de handelingsperspectieven hiervoor is circulariteit en innovatie. In Europa heeft het EIT Raw Materials (een van de EU Knowledge en Innovation Communities van European Institute of Innovation and Technology) al enkele projecten gestart om strategisch voordeel te behalen uit innovatie op het gebied van grondstofafhankelijkheid. Van groot belang daarbij is samenwerking in de keten van mijnbouw-raffinage-productie-gebruik-terugwinning-hergebruik. In Nederland is op initiatief van de Topsector Chemie een kennisagenda opgesteld op het gebied van strategische autonomie voor grondstoffen, die op 21 augustus 2023 is aangeboden aan minister Adriaansens van Economische Zaken en Klimaat. Voor een circulaire economie is het vergroten van de kennis op het terugwinnen en/of raffineren van kritieke grondstoffen van groot belang. In de periode 2024 – 2027 zal onderzoek moeten plaatsvinden om de vraag te kunnen beantwoorden welke grondstoffen in Nederland concurrerend geraffineerd en gerecycled kunnen worden.
2e. Optimalisatie van processen
Efficiëntie in het gebruik van zowel primaire als secundaire grondstoffen is cruciaal om verspilling tegen te gaan. Afbeelding 3 laat zien dat ondersteuning van processen (“operating strategies”) van belang is in het werken aan circulariteit in een industriële omgeving. Procesanalyse en -monitoring zijn belangrijk om de grondstofstromen in kaart te brengen en waar nodig te optimaliseren. Ook zal digitalisering een belangrijke rol spelen in het modelleren om inzicht te krijgen in ingewikkelde processen en op een efficiënte manier (zowel qua tijd en grondstoffengebruik als investeringskosten) te kunnen optimaliseren.
Ten slotte behoeft het gebruik van CO2 als koolstofbron voor producten de chemische industrie (CCU) nog veel onderzoek. Dit is belegd in de IKIA Energie & Klimaat en behoort daarom niet tot dit deelthema.
Meer weten?
Wilt u meedoen met het programma Circulaire grondstoffen en processen? Neem dan contact op met Navied Tavakolly of Bart Volkers.
