Bijdrage van staal aan de circulaire economie

Bijdrage van staal aan de circulaire economie

Er zijn twee soorten economieën die over de hele wereld bestaan. Dit zijn (i) lineaire economie, (ii) circulaire economie. Een circulaire economie is een alternatief voor een traditionele lineaire economie waarin de hulpbronnen zo lang mogelijk in gebruik worden gehouden, er tijdens het gebruik de maximale waarde uit halen en aan het einde van elke levensduur producten en materialen terugwinnen en regenereren . Sinds de laatste industriële revolutie is economische groei sterk gekoppeld aan het verbruik van primaire hulpbronnen; modellen voor circulaire economie proberen economische groei en het gebruik van hulpbronnen los te koppelen, aangezien wordt erkend dat de huidige wereldwijde consumptiepatronen niet duurzaam zijn. Er is momenteel een verschuiving gaande van een systeem van een lineaire economie naar een systeem van een circulaire economie. Aangezien staal overal in ons leven is en de kern vormt van onze duurzame toekomst, is de staalindustrie een integraal onderdeel van de wereldwijde circulaire economie.

Gedurende haar evolutie en diversificatie is de industriële economie nooit verder gekomen dan één fundamenteel kenmerk dat in de begindagen van de industrialisatie werd vastgesteld. De industriële economie is gebaseerd op een lineair model van hulpbronnenconsumptie dat een 'take-make-dispose'-patroon volgt. Het lineaire ‘take-make-dispose’-model steunt op grote hoeveelheden gemakkelijk toegankelijke hulpbronnen en energie en is als zodanig steeds ongeschikt voor de realiteit waarin het opereert. Organisaties extraheren materialen, gebruiken ze bij de productie van producten, verkopen de producten aan klanten die ze later weggooien als de levensduur van de producten voorbij is en niet langer hun beoogde doeleinden dienen. Dit is de norm in het geval van het lineaire economieconcept (figuur 1), zonder zorgen voor externe effecten die kunnen plaatsvinden. Bovendien is dit gedrag gebaseerd op de veronderstelling dat de middelen eindeloos zijn en dat de externe input nodig is om de economische groei te ondersteunen.

Fig 1 Lineair economieconcept

In het lineaire economieconcept lag de focus op efficiëntieverbeteringen langs deze rechte lijn. Een hogere efficiëntie resulteert in minder benodigde materialen en hulpbronnen, wat op zijn beurt leidt tot minder externe kosten per geproduceerde eenheid. Alleen werken aan efficiëntie, d.w.z. een vermindering van het verbruik van hulpbronnen en fossiele energie per eenheid productie-output, verandert niets aan de eindigheid van de voorraad hulpbronnen, maar kan het onvermijdelijke alleen maar vertragen. Een wijziging van het gehele besturingssysteem lijkt noodzakelijk.

De mentaliteit verandert nu echter langzaam. De afhankelijkheid van het lineaire economieconcept wordt zwakker in het kielzog van krachtige disruptieve trends die de economie de komende jaren zullen vormgeven. Deze trends zijn (i) schaarste van hulpbronnen en strengere milieunormen zijn er om te blijven, (ii) het bezit van de informatietechnologie die de verschuiving mogelijk maakt, en (iii) getuige zijn van een alomtegenwoordige verschuiving in consumentengedrag.

Het concept circulaire economie is een reactie op de lineaire benadering. Het komt voort uit het inzicht dat de hulpbronnen van onze planeet niet eindeloos zijn en dat groei en waarde kunnen worden gecreëerd zonder de inbreng van externe nieuwe materialen. In plaats van materialen, energie en producten aan het einde van hun levensduur weg te gooien, heeft het concept van circulaire economie tot doel deze rechte lijn te buigen, het einde opnieuw te verbinden met het begin, met als doel een gesloten kringloop te vormen. Dit concept is niets nieuws, maar is iets dat vergeten is naarmate mensen welvarender worden en organisaties winst maken met mensen die nieuwe, bijgewerkte producten moeten kopen. De circulaire economie heeft tot doel kapitaal weer op te bouwen, of het nu financieel, productief, menselijk, sociaal of natuurlijk is. Deze aanpak verbetert de stroom van goederen en diensten.

Het concept circulaire economie heeft een diepgewortelde oorsprong en is niet te herleiden tot één datum of auteur. De praktische toepassingen ervan op moderne economische systemen en industriële processen zijn echter sinds het einde van de jaren zeventig in een stroomversnelling geraakt als gevolg van de inspanningen van een klein aantal academici, opinieleiders en bedrijven. Het algemene concept is verfijnd en ontwikkeld door de verschillende stromingen, zoals (i) regeneratief ontwerp, (ii) prestatie-economie, (iii) wieg tot wieg-raamwerk, (iv) industriële ecologie en (v) biomimicry die gebaseerd is op drie kernprincipes van de natuur als model, de natuur als maatstaf en de natuur als mentor.

Een circulaire economie is een industrieel systeem dat door intentie en ontwerp herstellend of regeneratief is. Het is gebaseerd op het uitgangspunt, waar producten of onderdelen worden gerepareerd of gereviseerd, hergebruikt, geretourneerd en gerecycled. Het vervangt het 'end-of-life'-concept door restauratie, verschuift naar het gebruik van hernieuwbare energie, elimineert het gebruik van giftige chemicaliën, die hergebruik belemmeren, en streeft naar het elimineren van afval door het superieure ontwerp van materialen, producten, systemen en, daarbinnen, bedrijfsmodellen. Fig 2 toont het concept van de circulaire economie.

Fig 2 Circulaire economie concept en afvalbeheer hiërarchie

De essentie van circulaire economie is om waardecreatie los te koppelen van het verbruik van eindige natuurlijke hulpbronnen en om het end-of-life-concept te vervangen waarin producten van nature als afval eindigen. Met een verandering in productontwerp, materialen en systemen, samen met een verandering van het concept van eigendom door nieuwe bedrijfsmodellen, kan verspilling worden beperkt en uiteindelijk worden geëlimineerd. Misschien wel het belangrijkste onderliggende principe om dit te bereiken is het recyclen van materialen, waarbij materialen worden hergebruikt om nieuwe producten te maken in plaats van ze te verbranden of te storten. Maar circulaire economie omvat meer dan recycling. Om tot een circulair systeem te komen, zijn fundamentele veranderingen nodig om de recycling van materialen volledig te ondersteunen, maar ook om de waarde van het natuurlijk kapitaal te maximaliseren. Dit brengt een reeks nieuwe benaderingen met zich mee, namelijk (i) recirculatie van materialen, (ii) efficiëntie van productmaterialen en (iii) nieuwe bedrijfsmodellen die allemaal bijdragen aan een verminderde vraag naar nieuwe materialen, wat leidt tot minder winning van grondstoffen en productie met lagere uitstoot van kooldioxide (CO2).

De circulaire economie zorgt ervoor dat de waarde van een product behouden blijft wanneer het het einde van zijn levensduur bereikt, terwijl tegelijkertijd verspilling wordt verminderd of geëlimineerd. Dit idee is fundamenteel voor het triple-bottom-line concept van duurzaamheid, dat zich richt op de wisselwerking tussen ecologische, sociale en economische factoren. Zonder een levenscyclusbenadering is het onmogelijk om een ​​echte circulaire economie te hebben.

Het concept van de circulaire economie is gebaseerd op enkele eenvoudige principes. Ten eerste is een circulaire economie in de kern gericht op het ‘ontwerpen’ van afval. Afval bestaat niet in dit concept. De producten zijn ontworpen en geoptimaliseerd voor een cyclus van demontage en hergebruik. Deze strakke component- en productcycli definiëren de circulaire economie en onderscheiden deze van verwijdering en zelfs recycling waarbij grote hoeveelheden ingebedde energie en arbeid verloren gaan. Ten tweede introduceert circulariteit een strikt onderscheid tussen verbruiksartikelen en duurzame componenten van een product. In tegenstelling tot vandaag, zijn verbruiksartikelen in de circulaire economie grotendeels gemaakt van biologische ingrediënten 'nutriënten' die op zijn minst niet-toxisch en mogelijk zelfs heilzaam zijn, en veilig kunnen worden teruggestuurd naar de biosfeer, hetzij direct, hetzij in een cascade van opeenvolgende toepassingen. Duurzame producten, zoals motoren of computers, zijn daarentegen gemaakt van technische voedingsstoffen die niet geschikt zijn voor de biosfeer, zoals metalen en de meeste kunststoffen. Deze zijn vanaf het begin ontworpen voor hergebruik. Ten derde moet de energie die nodig is om deze cyclus te voeden van nature hernieuwbaar zijn, opnieuw om de afhankelijkheid van hulpbronnen te verminderen en de veerkracht van het systeem te vergroten (bijvoorbeeld tegen olieschokken).

Binnen de circulaire economie zijn de end-of-life-referenties van bouwproducten belangrijk. Het is ook belangrijk om het verschil tussen hergebruik en recycling te begrijpen. Dit is vooral belangrijk in het geval van de term recycling, die in het algemeen een losse definitie heeft, maar een meer specifieke definitie binnen afvalbeheer en de circulaire economie. Recycling is het proces waarbij afvalstoffen worden omgezet in nieuwe materialen en producten, die hetzelfde of verschillend kunnen zijn van het oorspronkelijke materiaal of product. Normaal gesproken heeft het recyclingproces energie nodig. Recycling kan true of closed-loop recycling of downcycling zijn. Aan de andere kant is hergebruik het latere gebruik van een object (in zijn oorspronkelijke vorm) na zijn eerste leven. Het kan een nieuwe bestemming krijgen, maar het object heeft slechts kleine wijzigingen en behoudt een vergelijkbare (of dezelfde) vorm. Het is ook belangrijk om onderscheid te maken tussen twee verschillende soorten recycling, aangezien het voordeel voor het milieu of de circulaire economie (normaal beoordeeld met behulp van levenscyclusanalyse) aanzienlijk kan verschillen. Bij de ‘true or closed-loop recycling’ worden de producten gerecycled tot producten met exact dezelfde materiaaleigenschappen. Een voorbeeld van echte recycling is het recyclen van staal door opnieuw te smelten. In het geval van ‘down cycling’ bestaat het ‘down cycling’-proces uit het omzetten van materialen in nieuwe materialen van mindere kwaliteit en verminderde functionaliteit. Voorbeelden van 'down cycling' zijn het breken en malen van vuurvaste materialen om vuurvaste mortel te produceren.

Het Ellen MacArthur-diagram (Fig 3) rangschikt de opties voor afvalbeheer conceptueel op basis van wat het beste is voor het milieu. Dit is al jaren een centraal concept in de afvalbeleidskaders van de Europese Unie. De hiërarchie van afvalbeheer onder dit concept wordt getoond in figuur 2.

Fig 3 Ellen MacArthur-diagram voor circulaire economie

Staal en circulaire economie

Staal heeft uitstekende referenties voor de circulaire economie, zowel als materiaal dat sterk, duurzaam, veelzijdig en recyclebaar is, en als structureel framesysteem dat lichtgewicht, flexibel, aanpasbaar en herbruikbaar is. Een van de belangrijkste voordelen van staal is dat het kan worden ontworpen om te voldoen aan de specifieke eisen op het gebied van sterkte, duurzaamheid en recycling aan het einde van de levensduur van bijna elke toepassing. De combinatie van sterkte, recycleerbaarheid, beschikbaarheid, veelzijdigheid en betaalbaarheid maakt het staal uniek.

Huidig ​​onderzoek resulteert in de productie van nieuwe staalsoorten die nog sterker en lichter zijn dan de huidige. Windturbines, essentieel voor de productie van schone windenergie, zijn al 50 % lichter dan tien jaar geleden. Voor een toren van 70 meter vertaalt zich dit in een CO2-reductie van 200 ton. Met hun hogere sterkte-gewichtsverhouding kunnen de nieuwere staalsoorten worden gebruikt om torensecties tot 30 meter te vervaardigen. Dit vermindert de uitstoot tijdens transport en montage.

Er worden ook staalsoorten van hogere kwaliteit ontwikkeld voor de bouw. Ze maken de bouw van grotere en hogere gebouwen op een efficiëntere manier mogelijk en produceren zo min mogelijk afval. Het gebruik van staal van hogere kwaliteit zal naar verwachting de hoeveelheid staal die in de bouw wordt gebruikt, verminderen. De transportkosten worden ook verlaagd dankzij de dunnere en dus lichtere stalen onderdelen. Ze verkorten ook de tijd die nodig is voor verwerking in fabrieken en constructie op locatie, grotendeels als gevolg van een vermindering van het aantal benodigde lassen. Met deze staalsoorten is het mogelijk om het aantal kolommen in bouwconstructies te verminderen en dunner te maken. Dit resulteert in grotere oppervlakten en biedt kansen voor een betere inrichting en ruimtegebruik. Met staal van hogere kwaliteit kunnen constructies worden ontwikkeld die dissipatiemechanismen bevatten om het grootste deel van de seismische energie die door een aardbeving wordt gegenereerd te absorberen.

Een circulaire economie bevordert een langere levensduur van producten. Hoe langer een product meegaat, hoe minder grondstoffen er nodig zijn. De duurzaamheid van het product draagt ​​bij aan het verminderen van de uitputting van grondstoffen. Producten zo lang mogelijk op hun hoogste nut en waarde behouden, is een belangrijk onderdeel van de circulaire economie. Simpel gezegd, hoe langer een product meegaat, hoe minder grondstoffen er nodig zijn om te worden aangekocht en verwerkt en er wordt minder afval geproduceerd. Staalproducten zijn van nature duurzaam, wat betekent dat ze niet alleen lang meegaan, maar ook dat verschillende staalsoorten na hun eerste leven kunnen worden hergebruikt.

Staal faciliteert ook zijn eigen levensduur. Gebouwen met een stalen frame kunnen eenvoudig worden aangepast als de configuratie van de constructie moet worden gewijzigd. Het gebouw kan uit elkaar worden gehaald en opnieuw worden opgebouwd met minimale overlast voor de lokale gemeenschappen en het milieu. Sterke, duurzame stalen buitenconstructies zijn geschikt voor meerdere interne herconfiguraties om aan veranderende behoeften te voldoen. Magazijnen of industriële gebouwen van staal kunnen eenvoudig worden omgebouwd tot moderne woon- of werkruimtes. Dit verlengt de levensduur van het gebouw (en de levensduur van het staal dat het bevat) om hulpbronnen te besparen en de kosten te verlagen.

Staal is een veelzijdig materiaal, zowel qua metallurgie/chemie als als product. Het is oneindig recyclebaar materiaal. Structurele productelementen zijn duurzaam, robuust en vormstabiel en kunnen aan elkaar worden vastgeschroefd om assemblages te vormen die inherent demonteerbaar en herbruikbaar zijn. Staalconstructies kunnen eenvoudig ter plaatse worden uitgebreid en opnieuw worden geconfigureerd. Staal is niet één materiaal. Er zijn verschillende staalsoorten, variërend van zacht conventioneel staal tot hogesterktestaal, geavanceerde hogesterktestaalsoorten en speciale staalsoorten zoals roestvast staal. Elke staalsoort heeft eigenschappen die zijn ontworpen voor zijn specifieke toepassing. In feite zijn er meer dan 3.500 verschillende samenstellingen of staalsoorten met verschillende fysische, chemische en omgevingseigenschappen. Als de verschillende productgroottes en vormen daarbij worden opgeteld, wordt het aantal van 3500 meerdere malen verhoogd. Elke staalsoort is afgestemd op specifieke toepassingen in uiteenlopende sectoren als verpakking, engineering, wit- en geelgoederen, voertuigen en de bouw. Ongeveer 75% van het moderne staal dat tegenwoordig beschikbaar is, is in de afgelopen twee tot drie decennia ontwikkeld. Als de Eiffeltoren vandaag wordt herbouwd, is de staalbehoefte slechts een derde van het staal dat oorspronkelijk werd gebruikt (in 1889) vanwege de sterkte- en kwaliteitsverbeteringen die de staalindustrie de afgelopen eeuw heeft bereikt.

De veelzijdigheid van staal bevordert recycling, aangezien staalschroot via het recyclingproces kan worden gemengd om verschillende soorten staal (verschillende kwaliteiten en producten) te produceren die in de loop van de tijd aan veranderende eisen voldoen. Zo kan staal van overbodige industriële machines worden gerecycled tot meer eigentijdse producten zoals auto's of witgoed, die op hun beurt kunnen worden gerecycled in nieuwe, misschien nog onontdekte toepassingen in de toekomst.

Het verlengen van de levensduur van de producten is een ander belangrijk aspect van de circulaire economie. In theorie kan al het nieuwe staal gemaakt worden van gerecycled staal. Dit is echter praktisch niet haalbaar vanwege de lange levensduur van staalproducten, gezien de sterkte en duurzaamheid van het staal. Ongeveer 75% van de staalproducten die ooit zijn gemaakt, wordt nog steeds gebruikt. Gebouwen en andere constructies gemaakt van staal kunnen 40 jaar tot 100 jaar meegaan en langer als goed onderhoud wordt uitgevoerd.

Het verlengen van de levensduur van de producten kan worden bereikt door de producten zowel flexibel als aanpasbaar te maken, zodat ze langer meegaan en meer waarde kan worden gehaald uit de materialen en middelen die worden gebruikt om ze te produceren. Het tempo van verandering in alle lagen van de bevolking is nog nooit zo groot geweest. Veranderende werkpatronen, nieuwe bouwdiensten en informatietechnologieën, veranderende demografie en nieuwe wetgeving stellen allemaal nieuwe en andere eisen aan de staalproducten. Duurzame producten moeten flexibel zijn voor verandering van gebruik en aanpasbaar aan toekomstige behoeften en vereisten, of ze nu regelgevend of marktgestuurd zijn.

Grote, zware constructiestalen componenten moeten worden gepland voor beheer aan het einde van hun levensduur. Omdat staalschroot echter waarde heeft, is de prikkel om deze componenten terug te winnen en te recyclen groot en kosteneffectiever dan betalen om ze op stortplaatsen te plaatsen.

In een goed gestructureerde circulaire economie heeft staal aanzienlijke concurrentievoordelen ten opzichte van concurrerende materialen. Vier sleutelwoorden die deze voordelen definiëren, zijn (i) verminderen, (ii) hergebruik, (iii) herfabricage en (iv) recyclen zoals weergegeven in figuur 2.

Verminderen betekent het verminderen van het gewicht van producten, en daarmee van de hoeveelheid materiaal die wordt gebruikt. Het is een belangrijke sleutel tot de circulaire economie. Door investeringen in onderzoek, technologie en goede planning hebben staalproducenten de afgelopen 50 tot 60 jaar de hoeveelheid grondstoffen en energie die nodig is om staal te maken drastisch verminderd. Bovendien promoten en ontwikkelen de staalproducenten actief het gebruik van hogesterkte- en geavanceerde hogesterktestaalsoorten voor verschillende toepassingen. Deze kwaliteiten dragen bij aan het lichte gewicht van toepassingen variërend van windturbines tot auto's tot bouwpanelen. Hierdoor is er minder staal nodig om dezelfde sterkte en functionaliteit te bieden.

Hergebruik kenmerken van staal is vanwege zijn duurzaamheid. Staal kan op vele manieren worden hergebruikt of hergebruikt, met of zonder herfabricage. Dit gebeurt al bij auto-onderdelen, gebouwen, rails en vele andere toepassingen. Hergebruik van staal is niet beperkt tot de oorspronkelijke toepassing ervan. Het dateert uit de oudheid toen zwaarden werden omgezet in ploegscharen. Hergebruik vindt normaal gesproken plaats in de ruimtes waar het technisch mogelijk is zonder dat dit ten koste gaat van de veiligheid, mechanische eigenschappen en/of garanties. De mate van hergebruik zal toenemen naarmate ecodesign, ontwerpen voor hergebruik en recycling, en hulpbronnenefficiëntie populairder worden.

Hergebruik is voordelig omdat er weinig of geen energie nodig is voor opwerking. De duurzaamheid van staal zorgt ervoor dat meerdere producten aan het einde van hun levensduur geheel of gedeeltelijk hergebruikt kunnen worden. Dit kan de levensduur van het staalproduct aanzienlijk verlengen. Een eerste ontwerp op basis van levenscyclusdenken is echter van cruciaal belang om hergebruik te laten slagen.

De bouwsector heeft als een van de eersten het hergebruik van stalen onderdelen zoals constructiebalken, dakbedekking en wandelementen omarmd. Deze elementen worden steeds vaker ontworpen voor hergebruik. Hoewel wapeningsstaal momenteel wordt gerecycled in plaats van hergebruikt, zijn er mogelijkheden om modulaire elementen van gewapend beton te maken, zoals standaard vloerplaten.

Hergebruik door hergebruik omvat een speciaal ontworpen inzamel- en opwerkingssysteem om het product geschikt te maken voor een nieuwe toepassing. De hoeveelheid energie en hulpbronnen die nodig is voor hergebruiktoepassingen kan aanzienlijk lager zijn dan het produceren van een nieuwe toepassing uit grondstoffen. Zo kunnen bijvoorbeeld stalen platen die gebruikt worden om schepen te bouwen opnieuw worden gerold en gebruikt bij de bouw van nieuwe schepen. De enige input is de energie die nodig is om het staal op te warmen, opnieuw te rollen en te transporteren.

Revisie van meerdere staalproducten is mogelijk. Een breed scala aan staalproducten wordt al gereviseerd. Ze omvatten gereedschapswerktuigen, elektrische motoren, automatische transmissies, kantoormeubilair, huishoudelijke apparaten, automotoren en windturbines. Herfabricage voor hergebruik wordt gedaan om te profiteren van de duurzaamheid van stalen componenten. Re-manufacturing herstelt duurzame gebruikte producten naar een nieuwe staat. Het verschilt van reparatie, wat een proces is dat beperkt is tot het operationeel maken van het product, in tegenstelling tot grondige demontage en restauratie met de mogelijke toevoeging van nieuwe onderdelen.

Remanufacturing herstelt duurzame, gebruikte producten naar een nieuwe staat. Het omvat de demontage van een product, waarbij elk onderdeel grondig wordt gereinigd, op schade wordt onderzocht en ofwel wordt hersteld naar de specificaties van de originele apparatuur (OEM) of wordt vervangen door een nieuw onderdeel. Het product wordt vervolgens weer in elkaar gezet en getest om een ​​goede werking te garanderen. Dit proces verschilt van reparatie, die zich beperkt tot het operationeel maken van het product in tegenstelling tot grondige restauratie. Door staalproducten te ontwerpen voor hergebruik of herfabricage, kunnen bovendien nog meer hulpbronnen worden bespaard.

Recycling van staal wordt in de staalindustrie uitgevoerd sinds staal voor het eerst werd gemaakt. Het zorgt ervoor dat de waarde van de grondstoffen die worden geïnvesteerd in de staalproductie tot ver na het einde van de levensduur van een staalproduct blijft bestaan ​​en dat het staal een permanente hulpbron voor de samenleving blijft. Alle staalproducten zijn inherent recyclebaar en structurele staalelementen zijn ook inherent herbruikbaar. Verder is staal 100 % recyclebaar en kan het keer op keer worden gerecycled om nieuwe staalproducten te creëren in een gesloten materiaalkringloop. Gerecycled staal behoudt de inherente eigenschappen van het originele staal. De hoge waarde van staalschroot zorgt voor de economische haalbaarheid van recycling. Hierdoor is staal tegenwoordig het meest gerecyclede materiaal.

Twee belangrijke grondstoffen voor het maken van staal zijn ijzererts, een van de meest voorkomende elementen op aarde, en gerecycled (schroot)staal. Als staal eenmaal is geproduceerd (uit ijzererts), wordt het een permanente hulpbron voor de samenleving, zolang het maar wordt teruggewonnen aan het einde van elke productlevenscyclus, omdat het 100 % recyclebaar is zonder kwaliteitsverlies.

De magnetische eigenschap van staal zorgt voor een goedkope en gemakkelijke terugwinning voor recycling. Door middel van magnetische scheiding kan het staalschroot van post-consumer producten eenvoudig uit vrijwel elke afvalstroom worden gehaald. Uit een wereldwijde staalbeoordeling bleek dat de terugwinningspercentages voor verschillende sectoren variëren van 50 % voor kleine elektrische en huishoudelijke apparaten tot meer dan 90 % voor machines. Niveaus tot 98 % voor constructiestaal in commerciële en industriële gebouwen worden bereikt.

Staal is het meest gerecyclede materiaal ter wereld. Jaarlijks wordt ongeveer 650 miljoen ton pre-consumer en post-consumer schroot gerecycled, wat leidt tot aanzienlijke besparingen in het gebruik van energie en grondstoffen. Al het schroot van de staalproductie en downstreamverwerking (vaak pre-consumer schroot genoemd) wordt direct in de staalproductieprocessen verzameld en gerecycled. Het gerecyclede gehalte van elk staalproduct kan variëren van 5% tot 100%. Meer dan 23 miljard ton schroot is gerecycled sinds de staalproductie begon.

Het gebruik van de term ‘recycling’ moet worden verduidelijkt. Alle staalsoorten kunnen worden gerecycled tot nieuw staal van verschillende kwaliteiten, waarbij de inherente materiaaleigenschappen behouden blijven. Zo kan staalschroot van staalproducten met een lagere waarde ook worden omgezet in staal met een hoge waarde door geschikte verwerking en metallurgie te gebruiken. Voor andere materialen is dit doorgaans niet mogelijk. De kwaliteit van gerecycleerd materiaal wordt inderdaad vaak verlaagd of gedowncycled, zoals in het geval van beton, hout en aluminium.

Recycling is belangrijk in de circulaire economie omdat het waardevolle hulpbronnen bespaart. Naast de inspanningen van de staalindustrie om de terugwinningspercentages te verhogen, zijn er ook initiatieven, in samenwerking met andere metaalindustrieën en onderzoeksinstituten, om verliezen in de levenscyclus van producten te identificeren. Het doel is om deze verliezen te minimaliseren en het recyclingpercentage van staal en andere materialen verder te verbeteren.

De staalindustrie blijft deze voordelen verder integreren in haar activiteiten om de voordelen van staal te benadrukken voor die mensen die beslissingen nemen over materiaalkeuzes. Samenwerking vanuit de hele productieketen is essentieel om ervoor te zorgen dat hergebruikte of gereviseerde producten dezelfde eigenschappen hebben als nieuw staal. Om verder bij te dragen aan de circulaire economie, moet de staalindustrie zich onder meer richten op de volgende punten.

• Het water dat in het productieproces wordt gebruikt, moet worden teruggegeven aan de samenleving in dezelfde of betere staat als waarin het is ontvangen, en de emissies naar de atmosfeer moeten zo veel mogelijk worden beperkt.
• Wat betreft de verbruikte grondstoffen, zoals cokeskolen en ijzererts, is strikte naleving van duurzaamheid onmogelijk, aangezien grondstoffen, eenmaal verbruikt, duidelijk niet kunnen worden vervangen en als zodanig het vermogen van toekomstige generaties om staal te produceren in dezelfde manier als vandaag. Deze uitdaging kan worden overbrugd door de constructie van hergebruik, herfabricage en recycling, om producten te ontwerpen voor eenvoudig hergebruik en om zoveel mogelijk staal uit de producten te recyclen aan het einde van hun levensduur om nieuwe staalproducten te maken. Het is duidelijk dat hiervoor op termijn voldoende hoeveelheden herbruikbaar en recyclebaar staal beschikbaar moeten zijn om aan de marktvraag naar staal te voldoen. Bovendien moet het concept van verantwoorde inkoop verder worden aangepakt, rekening houdend met de inkoop van materialen in de toeleveringsketen.
• Emissies naar de atmosfeer (bijv. CO2 en andere broeikasgassen) kunnen worden verminderd door ervoor te zorgen dat de toepassing van staal leidt tot verminderde emissies tijdens de gebruiksfase van het product. Dit kan door het gebruik van bijvoorbeeld hogesterktestaalsoorten of efficiëntere staalsoorten die in motoren worden gebruikt.
• Veel concurrerende materialen hebben 'lichtgewicht' eigenschappen (meer specifiek materialen met een lagere dichtheid) en kunnen de uitstoot van energie-intensieve producten in de gebruiksfase helpen verminderen. Deze materialen zijn echter vaak zo veel energie- en CO2-intensiever om te produceren dan staalproducten, waardoor de voordelen van deze alternatieve materialen in de gebruiksfase teniet worden gedaan. 

Levenscyclusdenken

Staal is tegenwoordig overal in het leven van mensen en vormt de kern van de duurzame toekomst. De staalindustrie is een integraal onderdeel van de wereldwijde circulaire economie. De circulaire economie bevordert nul afval, vermindert de hoeveelheid gebruikte materialen en stimuleert hergebruik en recycling van materialen, allemaal fundamentele voordelen van het gebruik van staal. Een levenscyclusbenadering is erg belangrijk bij het leveren van echte duurzaamheid.

Normaal gesproken wordt momenteel op het terrein beleid gemaakt dat alleen van invloed is op de 'gebruiksfase' van de levensduur van een product, bijvoorbeeld het energieverbruik voor een koelkast of de CO2-uitstoot tijdens het autorijden. Deze focus op de 'gebruiksfase' kan ertoe leiden dat duurdere alternatieve materialen met een lagere dichtheid worden gebruikt, maar die doorgaans een hogere milieubelasting hebben wanneer de hele levenscyclus wordt beschouwd. Deze beperking van de gebruiksfase kan niet doorgaan. Levenscyclusdenken (LCT) is vereist voor alle productiebeslissingen.

Elk product dat wordt verkocht en gekocht heeft een levenscyclus. Elk product wordt vervaardigd, gebruikt en kan aan het einde van zijn levensduur worden hergebruikt, gerecycled of weggegooid. Verder kan staal dat in de afvalstroom terechtkomt gemakkelijk worden gescheiden en verzameld van andere materialen voor recycling door middel van magneten. LCT is een term die wordt gebruikt voor het beschrijven van het holistische denken dat nodig is voor het duurzaam oplossen van de problemen van de samenleving. Er moet rekening worden gehouden met de gebruikte grondstoffen, het energieverbruik, het afval en de emissies van een product in elke fase van zijn leven. Dit begint bij het ontwerp en eindigt op het punt waar het product het einde van zijn levensduur bereikt. In LCT wordt verwacht dat een goed ontworpen, staalhoudend product aan het einde van de levensduur wordt hergebruikt of gerecycled.

Alleen door het berekenen van de gebruikte hulpbronnen en energie, en het afval en de emissies die in elke fase van deze reis worden geproduceerd, kan de werkelijke milieu-impact van een product worden bepaald. Dit maakt het ook mogelijk om vast te stellen waar de ecologische duurzaamheid op lange termijn kan worden verbeterd. De kleine toename van het energieverbruik of de toevoeging van legeringselementen die nodig zijn om hogesterktestaal te produceren, wordt bijvoorbeeld meerdere keren gecompenseerd wanneer rekening wordt gehouden met de levenscyclus van het product. Het gebruik van deze hogesterktestaalsoorten betekent dat producten lichter kunnen zijn en dus vaak energie kunnen besparen tijdens de gebruiksfase van hun leven, bijvoorbeeld wanneer toegepast in de autosector, levert het brandstofbesparing op, en gedurende de gehele levenscyclus van het product, minder energie wordt gebruikt.

Er is nog een reden waarom levenscyclusdenken erg belangrijk is. Door de werkelijke impact van elke fase van de levensduur van een product te kennen, kunnen de beste beslissingen worden genomen over welke materialen moeten worden gebruikt. Naast staal met een hoge sterkte worden bijvoorbeeld materialen met een lage dichtheid zoals aluminium, koolstofvezel, magnesium of kunststoffen soms gebruikt om toepassingen lichter te maken. Deze materialen wegen op het eerste gezicht minder of, preciezer gezegd, een lagere dichtheid dan staal en kunnen daardoor interessante alternatieven lijken. Wanneer echter rekening wordt gehouden met de totale levenscyclus van het materiaal, blijft staal concurrerend vanwege zijn sterkte, duurzaamheid, recycleerbaarheid, veelzijdigheid en kosten. Vergelijking van de CO2-emissies van deze materialen wordt getoond in figuur 4. Verder kunnen deze materialen aan het einde van de levensduur van het product naar de vuilstortplaats worden gestuurd, aangezien er geen economische manier is om het materiaal te recyclen of opnieuw te gebruiken. Als alternatief kunnen ze worden teruggebracht tot een product van lagere kwaliteit. Het is belangrijk dat deze informatie bekend is voordat belangrijke materiële beslissingen worden genomen. De hele levenscyclus, van de winning van grondstoffen tot recycling of verwijdering aan het einde van de levensduur, moet worden overwogen.

Fig 4 Vergelijking van CO2-emissies

Binnen het concept van de circulaire economie moet een levenscyclusbenadering worden overwogen om een ​​wereld met een efficiënter gebruik van hulpbronnen te creëren, waarbij de nadruk ligt op afvalminimalisatie. De staalindustrie doet om economische redenen al heel lang aan afvalminimalisatie. De circulaire economie bevordert nul afval, vermindert de hoeveelheid gebruikte materialen en stimuleert hergebruik en recycling van materialen, allemaal fundamentele voordelen van het gebruik van staal. Een levenscyclusbenadering is erg belangrijk bij het leveren van echte duurzaamheid.

Staalbijproducten

Materiaalefficiëntie is een integraal onderdeel van het moderne staalproductieproces. Het doel is om alle grondstoffen optimaal te benutten en afval van de staalproductie te elimineren. Deze benadering omvat industriële symbiose waarbij bijna elk bijproduct dat tijdens de staalproductie wordt gevormd, wordt gebruikt in nieuwe producten. Dit minimaliseert de hoeveelheid afval die naar de vuilstort wordt gestuurd, vermindert de uitstoot en bespaart grondstoffen.

Zoals bij alle grootschalige productieprocessen, genereert de productie van ijzer en staal bijproducten. On average the production of 1 ton of steel results in 200 kg (scrap-electric arc furnace route) to 400 kg (blast furnace- basic oxygen furnace route) of by-products. The main by-products produced during iron and steel production are slags (90 %), dusts and sludges. The worldwide average recovery rate for slag varies from over 80 % for steelmaking slag to nearly 100 % for ironmaking slag. Slag is used to make a range of products including cement, fertilizers, and asphalt. Process gases from ironmaking and steelmaking are typically used within the steelmaking plant, replacing steam and electricity, or exported to the local grid. Other by-products such as dust are reclaimed for their high metallic content. The generation of the by-products and their uses are shown in Fig 5.

Fig 5 By-product generation and their uses

In order to achieve better results, over the last few years, several initiatives and activities have been undertaken in order to apply new approaches and techniques aiming at by-product management in iron and steel plants for increasing their recycling. For example, the internal recycling of some of the by-products in the sintering and pelletization processes for achieving high quality of sinter and pellets while simultaneously reducing the environmental impacts and operating costs. In addition, dust recovered from electric arc furnace gas treatment has been used for substituting clays in traditional brick manufacturing, for the purpose of energy savings, environmental impact reduction and possible economic benefits. Furthermore, simulation models development has allowed identifying the slag quality of basic oxygen furnace, electric arc furnace, and ladle furnace to be internally reused and to provide significant economic and environmental improvements, compared to the present slag use in the steel plants. However, there is still significant room for improvement for increasing the recovery rate of by-products, achieving environmental and economic benefits, also according to the principles of industrial symbiosis.