Opruimen van "vuile" keramische tegelproductie

Opruimen van "vuile" keramische tegelproductie

De energie-efficiëntie in ovensen andere processtappen van de keramiekproductie is vrij laag en verontreinigende stoffen worden momenteel uitgestoten op onhoudbare niveaus. Maar nu de kosten voor fossiele brandstoffen stijgen en regeringen steeds strengere regels voor koolstofuitstoot opleggen, wenden keramiekbedrijven zich steeds vaker tot creatieve oplossingen om hun klimaatvoetafdruk te verkleinen.

"Kooldioxide-emissies zijn een gemeenschappelijk probleem voor veel intensieve energie-industrieën, en elke primaire of secundaire maatregel die je implementeert en die de kooldioxide-emissies kan verminderen is goed," zegt Dra Irina Celades Lopez, die verantwoordelijk is voor het duurzaamheidsgebied in het Technologisch Instituut voor Keramiekgevestigd in Castellón, een stad in Spanje.

Luca Manzini, verantwoordelijk voor energiebeheer bij de Keramiek Atlas Concorde Spa, onderdeel van Gruppo Concorde in Italië en partner binnen het door de EU gefinancierde project ETEKINA, is het daarmee eens: "Alle keramische groepen hier in Italië doen enorme investeringen in energie-efficiëntie. Je hebt veel thermische energie nodig om keramiek te maken. Wij proberen afvalwarmte terug te winnen om te besparen op onze grootste kostenpost, aardgas."

Met ovens die een temperatuur van 1250 graden Celsius kunnen bereiken, waarbij verontreinigende stoffen zoals kooldioxide en zwaveldioxide vrijkomen en liters drinkwater worden omgezet in afvalwater, heeft de keramische tegelindustrie niet bepaald de reputatie milieuvriendelijk te zijn.

Gabriele Frignani, die werkt voor Gruppo SACMIeen multinational die geavanceerde technologieën levert voor de keramiek- en andere sectoren, merkte op dat niemand mag verwachten dat industriëlen plotseling eco-warriors worden, tenzij er een financiële stimulans is.

"De industrie is in het algemeen helemaal niet geïnteresseerd in milieukwesties, tenzij ze dit onderwerp kunnen omzetten in een hogere omzet," zei hij. "Het idee dat vanuit de industriële sector een nieuwe renaissance op milieugebied kan worden gegenereerd, is niet alleen romantisch maar staat ook volledig los van de realiteit."

Bij de productie van keramische tegels wordt bijvoorbeeld water toegevoegd aan ruwe klei en materialen, waardoor een klei/water-mengsel ontstaat dat slip wordt genoemd en gekenmerkt wordt door een watergehalte van 32-38%. De slip wordt gedroogd in een sproeidroger, het water verdampt en de vochtigheid wordt teruggebracht tot ongeveer 6-7%. Tenslotte worden de keramische tegels geperst.

De keramiekindustrie betrekt drinkwater voor dit proces omdat het goedkoper is dan afvalwater te zuiveren, aldus Frignani. Hoewel bij dit proces ook water vrijkomt, zijn er nog geen maatregelen genomen om dit terug te winnen, hoewel er wel enkele verkennende studies zijn uitgevoerd. In Spanje heeft waterschaarste de industrie er echter toe aangezet deels gerecycleerd water en deels drinkwater te gebruiken, en dit is een voorbeeld dat andere landen zouden kunnen volgen. In werkelijkheid is drinkwater alleen een vereiste voor de bereiding van glazuren en inkten, vanwege de hoge kwaliteitseisen.

Maar er kan worden bespaard door energie-efficiëntere processen toe te passen, en de Europese keramische industrie experimenteert met heat pipe warmtewisselaars (HPHE's) om energie die verloren gaat bij het pijpen van hete ovens, terug te winnen en over te brengen naar een ander punt in de productieketen.

In plaats van de warmte weg te gooien, wil Ceramiche Atlas Concorde Spa deze opvangen en vervolgens gebruiken in andere processen binnen de fabriek. De HPHE's die in het kader van het ETEKINA-project worden ontwikkeld, zullen daarbij helpen.

"We zullen op deze manier wat aardgas besparen. Het idee is geen technologische doorbraak, het is niet alsof we naar de maan gaan. Het is iets wat we tot op zekere hoogte al doen. Maar tot nu toe beschikten we niet over de technologie om de energie uit de uitlaatgassen van de oven te recupereren," zei Manzini.

De ETEKINA HPHE's zullen worden getest op twee ovens in de nieuwe proeffabriek van Ceramiche Atlas Concorde Spa. Luca Manzini verwacht dat het initiatief zal resulteren in besparingen van 120.000-180.000 euro voor de fabriek. Dat komt overeen met 400.000 kubieke meter aardgas, wat neerkomt op 2% van de totale geproduceerde warmte.

"Eigenlijk zal het iets meer zijn, vanwege het feit dat de centrale veel zelfopwekking heeft, door de aanwezigheid van een opwekkingsinstallatie in de centrale zelf," zei hij.

Binnen het technisch instituut voor keramiek in Spanje kijkt Celades Lopez ook naar heat pipes als een potentieel middel voor warmteoverdracht binnen keramische fabrieken. Voor haar is een belangrijk voordeel van heat pipes dat ze bestand zijn tegen veranderende atmosferische omstandigheden en dat ze snel en effectief zijn, ongeacht de omgevingstemperatuur of -druk.

"In de industrie kom je soms omgevingen tegen die zeer corrosief zijn, met veel verontreinigende stoffen, en [de heat pipes] werken nog steeds naar behoren," zei ze.

Haar afdeling is ook betrokken bij het DREAM-project, dat een simulatiemodelontwikkelt om het thermische gedrag van keramische producten tijdens het bakproces te catalogiseren.

"[Ons doel is] om te proberen deze heat pipes te installeren binnen de koelzone van de brandfase om de temperatuur te harmoniseren tijdens de afkoeling, wat [een] lastige fase is bij de productie van keramische tegels," zei ze. De afkoelfase van de productie van keramische tegels is bijzonder delicaat omdat stress in de keramische stukken breuken kan veroorzaken.

Gabriele Frignani is ook betrokken bij het DREAM-project. Hij is een grote fan van de manier waarop heat pipes kunnen worden gebruikt om warmte weg te transporteren van warmtebronnen naar warmteverbruikers.

"Een van de voordelen van het gebruik van heat pipe-technologie is dat we er altijd zeker van zijn dat de lucht die we naar andere thermische machines van het proces transporteren, schoon is. Er is geen vermenging tussen de lucht die we verwarmen en de lucht die mogelijk verontreinigd is, bijvoorbeeld uit de stookruimte van de oven," zei hij.

Het rendement van heat pipes is ook iets hoger in vergelijking met standaard warmtewisselaars die voor soortgelijke toepassingen worden gebruikt.

Een andere methode die kan worden gebruikt om de productie van keramische tegels "groener" te maken, is om de bestaande machines op een energie-efficiëntere manier te gebruiken. Manzini is bezig zijn medewerkers op te leiden en te informeren over kleine aanpassingen die binnen het tegelproductieproces kunnen worden doorgevoerd om de efficiëntie te verhogen.

"Als je een betere manier vindt om je machines te laten draaien, is dat goedkoper, maar je moet ook rekening houden met de mensen. Mensen zijn vaak niet echt bereid om hun gewoontes te veranderen!" lacht hij. "Het is veel werk, maar het moet gebeuren, in termen van bewustwording."

Maar dergelijke tweaks zijn soms onverenigbaar met de resultaten die een klant voor een bepaalde tegel wil. Daarom kunnen innovaties zoals de heat pipes van ETEKINA een meerwaarde bieden.

"Als de markt je vraagt om tegels met bepaalde specifieke kenmerken, die alleen worden verkregen door middel van [methoden] met een hoge energieverspilling, dan kun je met ETEKINA tenminste de warmte terugwinnen die normaal gesproken verspild zou worden, en die warmte terugbrengen in de fabriek", aldus Manzini.

Auteur: Catherine Collins