Ανακύκλωση Πυριμάχων

Η βιομηχανία πυριμάχων εξαρτάται σε μεγάλο βαθμό από τη διαθεσιμότητα πρώτων υλών. Η διαθεσιμότητα των πρώτων υλών είναι μια ανησυχία για τις ευρωπαϊκές και βορειοαμερικανικές βιομηχανίες. Το αυξανόμενο κόστος οδηγούν τις βιομηχανίες πυριμάχων της Ευρώπης και της Βόρειας Αμερικής να αναπτύξουν νέες πηγές πυρίμαχων πρώτων υλών. Η εύρεση νέων πηγών πρώτων υλών είναι δύσκολη. Ως εκ τούτου, η χρήση δευτερογενών πρώτων υλών και ανακυκλωμένων πυρίμαχων υλών για πυρίμαχη παραγωγή είναι ένα σημαντικό αντικείμενο έρευνας. Αυτά τα υλικά θα συμβάλουν στη μείωση της εξάρτησης των κατασκευαστών πυρίμαχων προϊόντων της Ευρώπης και της Βόρειας Αμερικής από τις εισαγόμενες πρώτες ύλες και θα παράγουν πιο βιώσιμες για το περιβάλλον λύσεις.

Η κυκλική οικονομία είναι η τελευταία τάση στις μεταποιητικές βιομηχανίες, η οποία επιδιώκει να εκμεταλλευτεί όλα τα απόβλητα που παράγονται από διαφορετικές βιομηχανίες. Τα βιομηχανικά απόβλητα μπορούν να ταξινομηθούν σε σπατάλη ενέργειας, αποβλήτων υλικών και υποπροϊόντων διεργασιών. Τα απόβλητα υλικά και τα υποπροϊόντα θα μπορούσαν να χρησιμοποιηθούν ως δευτερεύουσες πρώτες ύλες για την παραγωγή νέων ή υπαρχόντων προϊόντων. Για παράδειγμα, τα απορρίμματα ορυχείων θα μπορούσαν να χρησιμοποιηθούν για την κατασκευή κεραμικών προϊόντων όπως πυρίμαχα υλικά.

Η ανακύκλωση χρησιμοποιημένων πυρίμαχων πυρίμαχων πρώτων υλών είναι μια ευκαιρία για τις εταιρείες να μειώσουν την ποσότητα των εισαγόμενων πρώτων υλών που χρησιμοποιούνται στις διαδικασίες τους. Ένας μεγάλος όγκος χρησιμοποιημένων πυρίμαχων ουσιών δημιουργείται ετησίως. Περίπου 28 εκατομμύρια τόνοι. Πριν ξεκινήσει η ανακύκλωση των πυρίμαχων ουσιών στη δεκαετία του 1980, τα χρησιμοποιημένα πυρίμαχα υλικά εξήχθησαν απευθείας σε χώρους υγειονομικής ταφής. Η ανακύκλωση των πυρίμαχων ουσιών ξεκίνησε λόγω της αυξημένης περιβαλλοντικής ευαισθητοποίησης και του αυξημένου κόστους για τη διάθεση αποβλήτων. Αρχικά, ανακυκλωμένα πυρίμαχα υλικά χρησιμοποιήθηκαν για εφαρμογές χαμηλής αξίας, όπως αδρανή οδοστρώματος και κοντίσιονερ σκωρίας στη βιομηχανία χάλυβα. Αυτό μπορεί να θεωρηθεί ως ανακύκλωση ανοιχτού βρόχου  (Tomšů & Palčo, 2017)

Η τρέχουσα κατάσταση στην Ευρώπη παρέχει ισχυρά κίνητρα για τη βιομηχανία. Οι πρόσφατες εξελίξεις στην αγορά, με το αυξανόμενο κόστος και την αστάθεια των τιμών των παρθένων πρώτων υλών, έκαναν την ευρωπαϊκή βιομηχανία ενήμερη για την ισχυρή εξάρτηση από τις εισαγωγές και τους πιθανούς κινδύνους εφοδιασμού. Η σημασία της πρόσβασης σε πρώτες ύλες έχει αναγνωριστεί και από την Ευρώπη, και το 2008 η Ευρωπαϊκή Επιτροπή ενέκρινε την Πρωτοβουλία Πρώτων Υλών που βασίζεται σε τρεις πυλώνες, ένας από τους οποίους επιτυγχάνει αποδοτικότητα πόρων και προμήθεια δευτερογενών πρώτων υλών μέσω ανακύκλωσης (https: //ec.europa.eu/growth/sectors/raw-materials/policy-strategy). Αυτή και άλλες σχετικές πολιτικές δράσεις ενισχύουν την έρευνα και την καινοτομία στον τομέα της ανακύκλωσης πρώτων υλών γενικά και αποτελούν εξαιρετική ευκαιρία για την περαιτέρω ανάπτυξη της πυρίμαχης ανακύκλωσης ειδικότερα.

Παρά τις μεγάλες ποσότητες πυρίμαχων υλικών που χρησιμοποιούνται ανά τον κόσμο, η ανακύκλωση χρησιμοποιημένων πυρίμαχων υλικών δεν έχει ακόμα λάβει την προσοχή που θα αναλογούσε στις επιταγές των σύγχρονων τάσεων και αναγκών για βιώσιμη ανάπτυξη, κυρίως λόγω της αφθονίας φθηνών πρωτογενών υλών και του χαμηλού κόστους διάθεσης αυτών.

Υψηλό κόστος υγειονομικής ταφής, καθώς και επιμέρους οικονομικοί παράγοντες, αποτέλεσαν κίνητρο για την ανακύκλωση χρησιμοποιημένων πυρίμαχων. Παρόλα αυτά, εκτιμάται ότι μόνο το 7% της ζήτησης πυρίμαχων πρώτων υλών απευθύνεται σε ανακυκλωμένα υλικά. (Horckmans et al., 2019). Επιπλέον κίνητρο τα τελευταία χρόνια, αποτέλεσαν οι οικονομικές πιέσεις, λόγω της υψηλής θέσης που κατέχει η Κίνα στην παγκόσμια αγορά πρώτων υλών για την κατασκευή πυρίμαχων (PRE, 2009).

Λόγω της κινητοποίησης της παγκόσμιας ερευνητικής κοινότητας σχετικά με θέματα περιβαλλοντικής ευαισθητοποίησης, η αύξηση του κόστους για τη διάθεση αποβλήτων και η μείωση της διαθεσιμότητας χώρου για υγειονομική ταφή, προκάλεσε ένα ενδιαφέρον για ανακύκλωση άλλων πυρίμαχων τύπων μια δεκαετία αργότερα.

Παρά την πρόοδο στον τομέα, έως το 1999, το 99% των πυρίμαχων αποβλήτων εξακολουθεί να βρίσκεται σε υγειονομική ταφή στις ΗΠΑ, όπου το ενδιαφέρον για την πυρίμαχη ανακύκλωση ήταν περιορισμένο, λόγω έλλειψης ισχυρών οικονομικών ή περιβαλλοντικών κινητήριων δυνάμεων, δεδομένου του χαμηλού κόστος υγειονομικής ταφής των περισσότερων πυρίμαχων ουσιών (Kwong and Bennett, 2002). Από το 2001 και μετά, λόγω αυστηρότερων περιβαλλοντικών κανονισμών και της οικονομικής πίεσης, υιοθετήθηκε στις ΗΠΑ τεχνογνωσία από τον Καναδά και από την Ευρώπη (Koros, 2003).

Σε χώρες όπως η Ιαπωνία, η εξέλιξη στον κλάδο ήταν ραγδαία καθώς η βιομηχανία χάλυβα της χώρας έχει καταβάλει σημαντικές προσπάθειες για αύξηση της ανακύκλωσης και έχει επιτύχει έως και 90% της συνολικής ποσότητας (Hanagiri et al., 2008), γεγονός που οδήγησε σε έντονη μείωση της ποσότητας που οδηγείται σε υγειονομική ταφή. Σαφή απόδειξη του εξέχοντος ρόλου που έχει ανατεθεί στην πυρίμαχη ανακύκλωση είναι το πρώτο παγκόσμιο συνέδριο ανακύκλωσης πυρίμαχων το 2015 (Unified International – Τεχνικό Συνέδριο για τα Πυρίμαχα).

Ωστόσο, μέχρι στιγμής, οι διαδικασίες ανακύκλωσης είναι εστιασμένες σε συγκεκριμένες εφαρμογές όπως τα υλικά οδοστρώματος και αδρανή υλικά σε νέα τούβλα ή πλακάκια, με αποτέλεσμα την απώλεια πολύτιμων πρώτων υλών, λόγω της περιορισμένης εφαρμογής των σύγχρονων τεχνολογιών. Η τεχνική σκοπιμότητα μιας τέτοιας επαναχρησιμοποίησης έχει αποδειχθεί για πολλούς πυρίμαχους τύπους, αλλά έχει εφαρμοστεί ευρέως μόνο για πολύ περιορισμένο αριθμό υλικών όπως MgO-C (Horckmans et al., 2019).

Ένα από τα σημεία που απαιτούν προσοχή, είναι η διασφάλιση της ποιότητας των ανακυκλωμένων υλικών, η οποία συνδέεται άμεσα με τη σωστή ταξινόμηση των χρησιμοποιημένων πυρίμαχων υλικών. Η τελευταία λέξη της βιομηχανίας ανακύκλωσης είναι η χειροκίνητη ταξινόμηση, διαδικασία ιδιαίτερα επιρρεπής σε σφάλματα. Αυτό επηρεάζει την ποσότητα των καλά ταξινομημένων κλασμάτων και δημιουργεί δυσπιστία στους υποψήφιους αγοραστές. Η εισαγωγή της αυτόματης ταξινόμησης, έχει τη δυνατότητα να αυξήσει τόσο την ποιότητα όσο και τη διαθεσιμότητα των ανακυκλωμένων πυρίμαχων υλικών, με βασική προϋπόθεση τις επενδύσεις για την εξέλιξη της τεχνολογίας.

Ταυτόχρονα, οι παραγωγοί πυρίμαχων καθώς και οι επαγγελματίας στον χώρο της ανακύκλωσης πρέπει να αναπτύξουν τις συνεργασίες τους για την βελτίωση της τεχνογνωσίας καθώς και την παραγωγή νέων σκευασμάτων με βάση τις δυνατότητες των ανακυκλούμενων υλικών. Φυσικά, όπως συμβαίνει στις τεχνολογίες ανακύκλωσης στο σύνολό τους, βασικός παράγοντας επιτυχίας του εγχειρήματος, είναι ο τελικός αγοραστής να είναι εξοικειωμένος με τα ανακυκλωμένα υλικά, καλά ενημερωμένος για τα οφέλη των νέων τεχνολογιών καθώς και την αναγκαιότητα τους για την προστασία του περιβάλλοντος.

Αξίζει να σημειωθεί, ότι ο βασικός στόχος για μια ρεαλιστική και βιώσιμη διαδικασία ανακύκλωσης πυρίμαχων, είναι να περιοριστούν τα ποσοστά των πυρίμαχων που δεν ανακυκλώνονται, με σωστό διαχωρισμό των περιπτώσεων που είναι ακατάλληλες προς ανακύκλωση, είτε λόγω τεχνικών δυσχερειών (π.χ. ενυδάτωση doloma) είτε λόγω της οικονομικά ασύμφορης διαδικασίας (π.χ. χαμηλή τιμή στο chamotte), ανεξάρτητα από την ποιότητα του τελικού προϊόντος (Horckmans et al., 2019).

Η ευρωπαϊκή βιομηχανία έχει επίγνωση της σοβαρής εξάρτησης εφοδιασμού που έχει από τρίτες χώρες με όλους τους κινδύνους που αυτό συνεπάγεται για την οικονομία της, γεγονός το οποίο αποτελεί μεγάλο κίνητρο για την ανάπτυξη τεχνολογιών ανακύκλωσης. Η αναγνώριση της σημασίας πρόσβασης σε πρώτες ύλες έχει ενταχθεί στις βασικές προτεραιότητες των ευρωπαϊκών πολιτικών, καθώς το 2008 η Ευρωπαϊκή Επιτροπή ενέκρινε την πρωτοβουλία για τις πρώτες ύλες που βασίζεται σε τρεις πυλώνες (ένας από τους οποίους επιτυγχάνει αποδοτικότητα πόρων και παροχή δευτερογενών πρώτων υλών μέσω ανακύκλωσης) (https://ec.europa.eu/).

ΚΡΙΣΙΜΟΙ ΠΑΡΑΓΟΝΤΕΣ

Όσον αφορά την ανακύκλωση των πυριμάχων για τη παραγωγή νέων πυριμάχων υλικών (Closed loop Recycling) η έρευνα έχει αναδείξει τους παρακάτω κρίσιμους παράγοντες που επηρεάζουν την αξιοποίηση τους για την παραγωγή νέων πυρίμαχων.

• Τα απόβλητα πυρίμαχα έχουν χαμηλότερη πυκνότητα κι υψηλότερη πορωτητα από τις αντίστοιχες πρώτες ύλες, καθώς κατά την χρησιμοποίηση τους στις μεταλλουργίες υφίστανται αύξηση του οξειδίου του ασβεστίου, του τριοξείδιου του Σιδήρου και του διοξειδίου του θείου.
• Κάθε περίπτωση πυρίμαχου υλικού όπως επίσης και κάθε περίπτωση χρήσης από όπου προέρχεται το πυρίμαχο απόβλητο εξετάζεται διαφορετικά.
• Η αξιοποίηση των αποβλήτων πυρίμαχων για τη παραγωγή νέων θεωρείται πολύ σημαντική σε περιβαλλοντικούς όρους καθώς η παραγωγή πυριμάχων από ορυκτές πρώτες ύλες έχουν πολύ υψηλή κατανάλωση ενέργειας και συμβάλλουν αρνητικά στις εκπομπές αερίων που επηρεάζουν την κλιματική αλλαγή.

• Πυρίμαχα Χρωμίου: Η χρήση πυριμάχων χρωμίου είναι περιορισμένη λόγω των περιβαλλοντικών προβλημάτων. Η Ζήτηση σε χρωμίτη είναι 1% της συνολικής ζήτησης σε πρώτες ύλες για την παράγωγη πυριμάχων.
• Η ανακύκλωση πυριμάχων από Μαγνησία στον τομέα της Χαλυβουργείας σε νέα πυρίμαχα έχει αποδειχθεί ότι το ανακυκλωμένο πυρίμαχο υλικό  έχει περίπου τις ίδιες ιδιότητες με το αρχικό πυρίμαχο και ειδικότερα στις περιπτώσεις που στην πρώτη ύλη αναμιγνύεται σε ένα ποσοστό (πχ 30%-40%) με το ανακυκλωμένο πυρίμαχο.

Η καλύτερη περίπτωση αφορά την ανακύκλωση πυριμάχων αλουμίνας.  Οι μέχρι σήμερα μετρήσεις έχουν δείξει ότι τα ανακυκλωμένα πυρίμαχα έχουν τις ίδιες ιδιότητες και χρόνο ζωής με αυτά που παράγονται από καθαρές πρώτες ύλες.

Σύμφωνα με τον Horckmans et al, 2019  οι συνθήκες είναι ευνοϊκές για την ευρεία εφαρμογή  της ανακύκλωσης των πυριμάχων. Η ποιότητα των πυριμάχων εξαρτάται από την ποιότητα της πρώτης ύλης. Το κόστος της πρώτης ύλης αυξάνεται όπως και το κόστος επεξεργασίας της και ως εκ τούτου η ανακύκλωση δημιουργεί πλεονεκτήματα τόσο ως προς το κόστος παραγωγής πυριμάχων όσο και ως προς τις περιβαλλοντικές επιπτώσεις. Αναφέρονται δυο σημαντικές δυσκολίες:

• Α) Η Εξασφάλιση της ποιότητας των παραγόμενων ανακυκλώσιμων πυρίμαχων, πράγμα που απαιτεί τον καθαρισμό τους και γνώση εκ των προτέρων σχετικά με την σύσταση και χρήση που έγινε στο υπο ανακύκλωση πυρίμαχο απόβλητο.
• Β) Την ανάπτυξη τεχνολογίας για τον καθαρισμό των πυρίμαχων αποβλήτων που θα επιτρέπει την εξασφάλιση της καθαρότητας και των προδιαγραφών σύστασής τους.
• Γ) την ανάπτυξη μεθοδων και τεχνικών για την ανακύκλωση και την παραγωγή ποιοτικών πυριμάχων μεσα από την συνέργεια του τομέα παραγωγής πυριμάχων με τον τομέα της