Hoewel we het niet meteen met ons continent associëren, is er toch nog heel wat mijnbouw in Europa. Bij de winning van metalen zoals koper, nikkel en zink ontstaan echter grote hoeveelheden mineraal afval – zogeheten tailings. Doordat die voornamelijk worden gestort, hebben ze een grote milieu-impact. In het Horizon 2020-project NEMO, dat eind 2022 afliep, werden oplossingen onderzocht, ontwikkeld en gedemonstreerd. In het projectdeel rond de valorisatie van de minerale fractie van mijnafval was ook VITO betrokken, dit in nauwe samenwerking met ResourceFull. Samen ontwikkelden ze drie verschillende, ‘circulaire’ betonmixen.
Bij mijnbouwactiviteiten in Europa ontstaat jaarlijks 700 miljoen ton afval. Deze ‘tailings’ blijven over na de extractie van de ertsen waarop de mijnbouw is gericht. Ze hebben voornamelijk een minerale samenstelling (gelijkaardig aan steen en zand) en doorgaans worden ze gedumpt op stortplaatsen. Dat zijn vaak meren, omdat de tailings vaak een poederige structuur hebben waardoor ze gemakkelijk vervliegen.
Helaas bevat het mijnafval tal van schadelijke componenten voor het milieu en de menselijke gezondheid (zoals zware metalen) die via uitloging en uitspoeling in de bodem en het grondwater terecht kunnen komen. Maar tailings op een milieuvriendelijke manier bergen, bijvoorbeeld door ze in te kapselen, is arbeidsintensief en dus duur, en vereist toezicht op de lange termijn.
Je kan dit artikel ook beluisteren op Spotify:
Alternatieve grondstoffen voor beton
Dit staat natuurlijk haaks op het idee van circulariteit dat de Europese Unie tegenwoordig sterk voorstaat. Daarom werd begin 2018 met het Europese NEMO-project gestart, dat als doel had circulaire oplossingen te vinden voor de tailings. Het project had drie uitgangspunten: de winning van achtergebleven metalen, de isolatie van schadelijke en gevaarlijke componenten, en de upcycling van de minerale fractie tot grondstoffen voor bouwmaterialen. Bij het laatste uitgangspunt waren ook VITO en ResourceFull betrokken. ResourceFull is een KMO gespecialiseerd in de ontwikkeling van bouwmaterialen op basis van industriële reststromen.
‘De productie van beton heeft een zeer zware klimaatimpact, vooral via de fabricage van cement waarbij enorm veel CO2 vrijkomt’, zegt Thomas Lapauw, CTO van ResourceFull. ‘Door de betonproductie te verduurzamen valt dus een grote klimaatwinst te boeken.’ Momenteel worden al reststromen uit de metallurgische industrie, zoals staalslakken uit hoogovens, gebruikt als alternatieve grondstoffen voor beton. Het potentieel van mijnafval, van de minerale fractie dus, is echter vele malen groter. ‘Maar ook de uitdaging is groter, deels omdat de chemische reactiviteit van de tailings beperkt is. Daardoor ligt gebruik als cementvervanger niet zomaar voor de hand.’ Binnen het NEMO-project ontwikkelden de experts van VITO en ResourceFull samen een methode om die reactiviteit te verhogen. Ook leerden ze om stoffen die de eigenschappen van de betonmix aantasten en die schadelijk kunnen zijn voor mens en milieu, zoals pyriet, uit de tailings te verwijderen. Is dat laatste niet mogelijk, dan kunnen ze ook limieten vastleggen voor de concentratie van zulke stoffen.
Een nieuwe parking voor VITO
Als demonstratie binnen het NEMO-project werden drie verschillende betonmixen ontwikkeld, bruikbaar voor diverse toepassingen. Het ging om stortklaar beton (het meest gebruikte beton dat we op de weg vervoerd zien worden door de typische betonmixers), prefabbeton (in NEMO geproduceerd in de vorm van panelen) en betonnen klinkers (voor onder meer voetpaden). Telkens werden tailings als cementvervanger gebruikt, zij het dat er nog steeds cement in het beton zat. ‘We kunnen momenteel tot een derde van de cement vervangen. In theorie is een volledige vervanging mogelijk, maar dit hangt af van de samenstelling van de tailings.
De eerste toepassing van de deels circulaire betonmix werd in september 2022 gerealiseerd op de Balmatt-site van VITO in Mol. Er werd een onderdeel van de nieuwe parking mee gegoten. Om de kwaliteit op de langere termijn te monitoren werden ook enkele blokken gestort die straks naderbij en binnenin kunnen worden onderzocht.
VITO onderzocht binnen het NEMO-project ook de valorisatie van de tailings tot aggregaten, naast cement de belangrijkste grondstof van beton. ‘We gebruiken de fijne, poederige componenten van de tailings als alternatief voor zand en stenen’, zegt Arne Peys van VITO. Het onderzoek gebeurt in een nieuwe pilootinstallatie voor de productie van ‘kunstmatige’ aggregaten, die een capaciteit heeft van een ton per dag. VITO bekijkt de valorisatie van minerale afvalstromen tot bouwgrondstoffen overigens breed. ‘We mikken op een ruim scala aan toepassingen, van hoogwaardige cementvervangers tot laagwaardige fillers.’
Logistieke obstakels
Met de voltooiing van het NEMO-project is aangetoond dat een meer circulaire productie van beton, via de valorisatie van mineraal mijnafval, mogelijk is. ‘De valorisatie voldoet aan de technische en ook aan de milieu- en gezondheidsvereisten’, zegt Liesbeth Horckmans van VITO. Het is nu aan de industrie. Idealiter gaat een mijnbouwbedrijf een samenwerking aan met een betonfabrikant. Helaas ligt dit logistiek meestal niet zo voor de hand. ‘Veel mijnafval wordt in Noord-Europa geproduceerd, en door het grote gewicht is transport over grote afstanden niet gauw rendabel.’ Een uitzondering is een mijn nabij Dublin, in Ierland, een van de drie case studies in het project. In de omgeving van die mijn zijn wel veel lokale betonfabrikanten aanwezig.
Een doorgedreven valorisatie van tailings zou de Europese mijnbouw een pak duurzamer kunnen maken. Dat kan een troef worden, nu Europa op steeds meer vlakken onafhankelijker wil worden van de import van grondstoffen, voornamelijk uit landen met dubieuze regimes. ‘De vraag naar kritische grondstoffen blijft bovendien toenemen’, aldus Peys. ‘Nu beschikken we in Europa nog over grote reserves. Een duurzamere mijnbouw kan dus bijdragen aan de maatschappelijke aanvaarding van de activiteiten binnen Europa.’
Het NEMO-project werd ondersteund vanuit het Horizon 2020-programma van de Europese Unie, en wel onder de overeenkomst met nummer 776846.
