High-Voltage Solutions voor materiaalrecycling

In Zwitserland zijn er momenteel 29 afvalenergiecentrales (WTE), die al het niet-recyclebare afval op een milieuvriendelijke manier verbranden.

Maar niet alles gaat in vlammen op: per persoon per jaar wordt ongeveer 100 kg slak geproduceerd die onverbrande componenten bevat. De slak wordt meestal gestort, maar er zitten nog steeds waardevolle materialen in. De „Waste-to-Value” -specialist Selfrag AG pakt dit probleem aan: het bedrijf heeft een proeffabriek gebouwd in Full-Reuenthal, Aargau, waar een speciaal proces wordt gebruikt om grondstoffen zoals metalen, zoals ijzer, aluminium of koper, en mineralen uit de slakken terug te winnen. „Lepels, munten van twee frank, schroeven — er is bijna niets dat niet in de prullenbak terechtkomt. We hebben er onze missie van gemaakt om zoveel mogelijk waardevolle materialen uit de slak terug te winnen”, legt Jürgen Kalke, elektrotechnisch ingenieur bij Selfrag, uit.

Een geavanceerde speciale behandeling

In Full-Reuenthal verwerkt Selfrag momenteel 35.000 ton slakken per jaar van de afvalenergiecentrales in Turgi, Renergia Luzern en Buchs. De zogenaamde ruwe slak wordt in de materiaalbunker gedumpt en met een kraan naar de „Grizzly” getransporteerd, een grote zeefzeef, waar de grootste stukken worden bewaard. Van daaruit gaat het via transportsystemen naar de modulaire „Waste-to-Value” -fabriek. Lichtmetalen onderdelen worden verwijderd met behulp van magnetische scheiders en de slak wordt gezeefd tot de doelfractie, met componenten die niet groter zijn dan 40 mm, overblijft. De rest wordt met de hand gesorteerd, waarbij onverbrand materiaal zichtbaar wordt, dat wordt teruggestuurd naar de afvalenergiecentrale. „Ons doel is om metalen en keramische materialen terug te winnen, goed voor 50% van de geleverde ruwe slakken”, legt Kalke uit.

Dankzij de zelf ontwikkelde hoogspanningsfragmentatie kan Selfrag ongeveer 20% meer waardevolle materialen uit de slak terugwinnen dan andere fabrieken.

De doelfractie gaat vervolgens door verschillende droge en natte schermen en wordt ingedeeld naar grootte en dichtheid. Eén fractie komt het hart van de fabriek binnen: twee generatoren van 3,5 ton, ontwikkeld en gepatenteerd door Selfrag, scheiden het materiaal verder met behulp van bliksemachtige hoogspanningspulsen. Met een condensatorsysteem bereiken ze een spanning van 200 kV en ontladen ze tot 20 keer per seconde. Deze lozingen vinden plaats in water en genereren een zeer hoge stroomsterkte. De stroom beweegt zich langs de korrelgrenzen van de materialen en scheidt ze selectief, geholpen door de schokgolf. „De hoogspanningsfragmentatie maakt onze verwerking uniek en stelt ons in staat om ongeveer 20% meer materiaal terug te winnen dan andere fabrieken”, benadrukt Kalke.

Siemens ondersteunt ons al heel lang. Elektronische componenten zijn doorgaans niet gecertificeerd voor gebruik in hoogspanningsomgevingen, dus onderwerpen we de onderdelen zelf aan deze strenge tests. De producten van Siemens presteren in deze context zeer goed.

Josef Mullis, Elektrotechnisch ingenieur, SF Elektrotechniek

Stapsgewijze aanpak in een uitdagende omgeving

Het terugwinnen van waardevolle materialen is complex en veeleisend. Het is dan ook niet verwonderlijk dat de hele fabriek is uitgerust met meer dan 900 veldapparatuur, zoals motoren, kleppen en sensoren. „Siemens ondersteunt ons al heel lang. Elektronische componenten zijn doorgaans niet gecertificeerd voor gebruik in hoogspanningsomgevingen, dus onderwerpen we de onderdelen zelf aan deze strenge tests. De producten van Siemens presteren in deze context zeer goed.”

De engineering van de installatie werd verzorgd door het automatiseringsbedrijf SF Elektro-engineering AG. „We hebben alles geregeld, van de elektrische planning en de aanschaf van materiaal tot het programmeren van de software voor de controllers, aandrijvingen en WinCC, en van de interfaces naar externe systemen, tot en met de inbedrijfstelling”, vat Josef Mullis, elektrotechnisch ingenieur bij SF Elektro-engineering, samen en beschrijft het ambitieuze project. Dat de fabriek op tijd werd voltooid, is te danken aan de vooruitziende blik van de Siemens Solution Partner van Flums: „Tijdens en na de pandemie hebben we ons magazijn voorzien van de belangrijkste componenten, waardoor we Selfrag snel konden leveren”, herinnert Mullis zich. Kalke bevestigt dat deze proactieve planning een groot voordeel was. Het modulaire ontwerp van de installatie bleek ook effectief: „Terwijl de elektriciens nog bezig waren met de bedrading in één gebied, konden we al andere installatiemodules testen. Deze stapsgewijze aanpak bleek ook een groot voordeel te zijn tijdens de inbedrijfstellingsperiode van drie maanden. Een uitdaging waren de barre omgevingsomstandigheden in de grote zaal: stof, vocht en zure dampen in de lucht moesten met behulp van passende beschermingsmaatregelen uit de buurt van de schakelapparatuur worden gehouden.”

De productie-installatie wordt bestuurd door een Safety CPU 1512F en een S7-1517. In drie modules en de filterpersen in de fabriek zijn extra Siemens-controllers geïnstalleerd.