Matthias Floru, finalist Agoriaprijs 2016

Artikel

Ook de ontknoping van de Agoriaprijs 2016 staat op het programma tijdens de uitreiking van de Vlaamse Scriptieprijs op 20 december. Drie finalisten zijn in de running. Vandaag stellen we Matthias Floru, master in de Ingenieurswetenschappen (KU Leuven) aan u voor. 

Matthias Floru

Matthias Floru (Master in de Ingenieurswetenschappen - KU Leuven)

Scriptie: "Onderzoek naar het valorisatiepotentieel van smeltloze recyclageprocessen: Een economische en ecologische analyse van aluminiumrecyclage via warmextrusie en vonkplasmasinteren."

Onze profielen uit gerecycleerd aluminium zullen straks gebruikt worden door een bouwbedrijf. Het is fantastisch om zo te kunnen bijdragen tot de circulaire economie in Vlaanderen! 


De scriptie
Aluminium kan zich beroepen op een groen imago. Het zorgt er bijvoorbeeld voor dat we lichtgewicht auto’s kunnen bouwen, die daardoor minder broeikasgassen uitstoten. Ook helpen we allemaal mee aan de recyclage van aluminium door onze drankblikjes in de pmd zak te gooien. Wat niet iedereen weet is dat de productie van aluminium zoveel energie kost dat die recyclage echt wel absoluut noodzakelijk is. Er is echter één aluminiumafvalfractie die zeer moeilijk te recycleren is, verspaningsafval. Deze afvalstroom, goed voor een kwart van al het aluminium productieafval in Europa, bestaat uit kleine deeltjes met een zeer grote oppervlakte/volumeverhouding. Hierdoor drijven ze op de smelt bij het recycleren via hersmelten en daar oxideren ze zeer sterk. Zo gaat er elke keer dat je dit verspaningsafval probeert te recycleren door hersmelten, een nog steeds hoog-energetisch proces, 10-25% van dit aluminium onherroepelijk verloren.

Met zijn thesis had Matthias voor ogen om een oplossing voor dit probleem aan te reiken aan de industrie. Op laboschaal was reeds aan de KU Leuven en verschillende andere universiteiten baanbrekend werk verricht om verspaningsafval te recycleren zonder het te hersmelten. Via reiniging, precompactie en extrusie of vonkplasmasinteren is het mogelijk aluminium te maken met eigenschappen vergelijkbaar met conventioneel aluminium. Dit is echter niet genoeg om een nieuwe recyclageprocestechnologie te doen slagen. Er moest op zoek gegaan worden naar een markt voor deze aluminiumproducten. Er moest opgeschaald worden naar een industriëel proces, en dit op een kostenefficiënte manier, zodat bedrijven geïnteresseerd zouden raken om ermee te beginnen. En aangezien de grote drijfveer voor smeltloze recyclage een verlaging van onze ecologische impact is, moeten we die kwantificeren. Precies die vragen wil de scriptie beantwoorden.

Een jaar na de start van het onderzoek naar het valorisatiepotentieel van smeltloos recycleren, kon Matthias vol goede moed naar de industrie stappen. In de constructiesector was een markt gevonden voor smeltloos gerecycleerde profielen. Overstappen naar smeltloos recycleren kon de ecologische impact van het recycleren met maar liefst 60% verminderen. En het uitgewerkte automatische recyclageproces is zo efficiënt dat het de kost van recycleren met maar liefst 25% kan verlagen. Door het vermijden van de energie nodig voor de hersmeltstap en het elimineren van de metaalverliezen biedt smeltloze recyclage een mooie kans om industriële ecologie mogelijk te maken in de Vlaamse maakindustrie.

Lees meer: "Smeltloos recycleren vergroent de aluminiumsector" 

Scriptie schrijven
“Het verhaal van de scriptie begon eigenlijk al in 2012, toen ik ging luisteren naar een symposium over recyclage en industriële ecologie georganiseerd door professor Duflou”, aldus Matthias. “Ik raakte zo overtuigd van deze aanpak dat ik meteen solliciteerde voor een stage bij één van de aanwezige bedrijven. Drie jaar later was ik dan ook vastbesloten om samen met professor Duflou naar een thesisonderwerp te zoeken waarmee ik mijn steentje kon bijdragen aan een circulaire economie. Nu bleek dat net één van zijn PhD-studenten veelbelovend werk had verricht rond smeltloze recyclagetechnieken. Ze gingen een project beginnen met enkele Vlaamse bedrijven om dit op industriële schaal te gaan toepassen. Daarbij zochten ze nog iemand die zich kon buigen over de vraag of de techniek ook op industriële schaal echt valoriseerbaar is. Die persoon werd ik.”

Gedurende het eerste semester ging Matthias op zoek naar wetenschappers die reeds over smeltloze recyclage hadden gepubliceerd. Nu bleek dat dat er al heel veel waren, Matthias verwerkte wel meer dan 100 publicaties. Stuk voor stuk hadden ze de technische aspecten van smeltloze recyclage onder de loep genomen, zonder die te linken aan een economisch verhaal of een industriëel proces.

Matthias startte het tweede semester met het in kaart brengen van de aluminiummarkt om deze grote wetenschappelijke interesse te vertalen naar valorisatie in de aluminiumindustrie. Noden uit de industrie werden gelinkt aan eigenschappen die smeltloos gerecycleerd aluminium kan behalen. Gedurende dat karweitje van lange adem waren de testen op industriële schaal bij partnerbedrijven een welkome afwisseling. Meteen gaven ze ook de input voor het berekenen van proceskosten en ecologische impact.

Vandaaruit werd het een drukke en spannende tijd, er waren immers nog maar een paar maanden over tot de thesis ingediend moest worden en de eerste testresultaten vielen tegen: economisch was het proces helemaal nog niet interessant. Het werd leren van best practices in de industrie, rondbellen met fabrikanten en recyclagebedrijven en meerdere opties evalueren om zo tot een verbeterd ecologisch en kostenefficient proces te komen. Ondertussen bleef het afwachten of de finale procestest, de extrusietest, wel op tijd zou lukken en goed aflopen.

Matthias: “Gelukkig kreeg ik mijn procesverbeteringen net op tijd rond en kon ik bij het indienen van mijn thesis een positief resultaat schetsen. Daar bleef het echter niet bij. Nog gedurende de examen- en thesisverbeteringsperiode lukte het me om met een bedrijf samen te zitten rond het ontwikkelen van een precompactiemachine en kon ik een bedrijf strikken dat geïnteresseerd was als afnemer van smeltloos gerecycleerde profielen. In de zomer vond dan de extrusietest zelf eindelijk plaats. Die was over de gehele lijn positief. Missie geslaagd!”

Leven na de scriptie
Matthias raakte gedurende zijn thesis gebeten door de vertaalslag nodig tussen wetenschappelijk onderzoek en industriële toepassing. Hij wilde werken rond de valorisatie van nieuwe technologieën naar de industrie toe. Daarom startte hij als ‘Continuous Improvement Engineer’ bij één van de Vlaamse innovatieve technologiebedrijven bij uitstek, Materialise. Met het opzetten van productielijnen en het verbeteren van de fabrieksprocessen helpt hij nu mee aan het uitbouwen van een 3D-printfabriek die bedrijven helpt innoveren.

Daarnaast blijft hij verbonden aan de onderzoeksgroep rond ‘Life Cycle Engineering’ aan de KU Leuven. Dit om het project rond smeltloze recyclage dat nog zeker een half jaar loopt mee op te volgen. Samen met zijn promotor schrijft hij nu aan een paper voor een wetenschappelijk tijdschrift. Door te schrijven over het opschalen van smeltloze recyclagetechnologie hoopt hij dat onderzoekers over de hele wereld ook een stap verder durven te zetten en met lokale bedrijven aan de slag gaan om dit voorbeeld van industriële ecologie toe te passen.

In september gaf Matthias een update over zijn thesis aan de partnerbedrijven. Op basis van die positieve resultaten in verband met het valorisatiepotentieel en het gelukte extrusieprofiel besloten ze de eerste toepassing te ontwikkelen: een structureel dragend profiel ter ondersteuning van sierfaçades bij bouwbedrijf Wuyts. De circulaire economie verwerkelijkt in Vlaanderen!