Is het mogelijk om 'eeuwigdurende' hoogwaardige circulaire aluminium gevels te maken? In het haalbaarheidsonderzoek PerpetuAL van de RVO. Uiteindelijk moet meer circulair aluminium zorgen voor een halvering van CO2 binnen zeven jaar. Zeventien partijen doen mee aan het hele project. Vereniging ION heeft als participant een theoretisch haalbaarheidsonderzoek uitgevoerd naar hoe het recyclageproces van aluminium kozijnen verbeterd kan worden.

Het probleem is duidelijk: de industrie rond metalen ramen en gevels stoot jaarlijks 175 kton CO2-eq uit, wat voornamelijk wordt veroorzaakt door de winning van aluminium uit grondstoffen. De productie van gerecycled (secundair) aluminium verbruikt slechts 5% van de hoeveelheid energie. Maar de circulaire keten is onvoldoende gesloten: gevelelementen die vrijkomen bij de sloop van bestaande gebouwen worden grotendeels geëxporteerd als laagwaardig schroot. Om bij te dragen aan de korte-termijn klimaatdoelstellingen willen Nederlandse gevelproducenten een collectief gesloten-lussysteem ontwikkelen dat ruimte biedt voor nieuwe bedrijfsmodellen, van duurzaam product tot 'gevel-als-een-dienst'.

Door 'hergebruik', 'reparatie en herfabricage' en door het verhogen van het aandeel recycling kan tot 95% van het energieverbruik worden vermeden. En door technologie en energiebronnen te veranderen, is een CO2-reductie tot 100% mogelijk. Dit vereist gelijktijdige innovaties op alle schakels in de circulaire keten op het gebied van technologie, proces, bedrijfsvoering en informatietechnologie.

Het doel van het project PerpetuAL van de RVO is om de haalbaarheid van circulaire gevelconcepten en oplossingen te testen om het percentage secundaire stromingsmaterialen in de cyclus te verhogen, en dit te ondersteunen met een ICT-platform voor informatie-uitwisseling in de circulaire keten. De missie van PerpetuAl is de ontwikkeling van technologie en een (ICT) infrastructuur die een blijvende hoogwaardige circulaire toepassing van aluminium gevels, gevelproducten en materialen mogelijk maakt, terwijl de CO2-uitstoot tot nul wordt gereduceerd. Op basis van voortdurende realisatie is de ambitie om de CO2-uitstoot binnen 7 jaar minstens te halveren en volledig CO2-neutraal te zijn binnen 20 jaar.

Pindakaas

“Eigenlijk zou je willen dat op een aluminium-deel een soort ingredientenlijst staat, net als op een potje pindakaas”, zegt Ralph Bot. De technisch adviseur van Vereniging ION heeft het haalbaarheidsonderzoek naar het recyclageproces van aluminium kozijnen uitgevoerd.

De hoofdvraag van Bot was : hoe kunnen aluminiumkozijnen en diens coating op een hoogwaardigere manier gerecycled worden? Bot: “Om recyclage naar een hoogwaardiger niveau te tillen is het van belang om onderdelen zo ver mogelijk te scheiden op component of zelfs grondstof niveau. Zo zal het de kwaliteit van gerecycled aluminium ten goede komen om de te recyclen aluminium delen op legeringsniveau te scheiden. Als hier een organische coating op aanwezig is zoals een poedercoating, dan is het goed om te weten met wat voor type poedercoating we te maken hebben om zo het meest optimale recyclageplan te selecteren. Want hoewel veel thermoharder poedercoatings vandaag de dag nog niet hergebruikt kunnen worden, kunnen we niet zeggen hoe dit in de toekomst zal zijn.”

Anodiseerlagen bestaan grotendeels uit dezelfde elementen als de basis legering. Hier hoeft niet specifiek naar gekeken te worden omdat tijdens het smelten deze laag weer samen gaat met de rest van het aluminium. Soms worden er nog wel componenten gebruikt voor het sealen (afdichten) of kleuren van de anodiseerlaag welke in hoge concentratie storend kunnen werken. Echter nemen deze stoffen sterk af door REACH en zijn de aanwezige hoeveelheden niet significant te noemen. Bot schrijft in zijn onderzoek: “Op optimale scheiding op component/grondstof niveau te kunnen optimaliseren is het van belang dat er snel geïdentificeerd kan worden met welke componenten/grondstoffen we te maken hebben. Een mogelijke methode hiervoor is het plaatsen van QR-codes op onderdelen, welke kunnen aangeven met welke componenten/grondstoffen we te maken hebben. Een voordeel van een QR-code op een chip is dat deze robuuster en minder technologie gebonden is.” Deze QR-code kan aan de binnenzijde van een kozijn geplaatst worden waar die dan pas weer zichtbaar worden bij demontage. Aan de buitenzijde van een kozijn kan ook een QR-code geplaatst worden welke de eindgebruiker de nodige informatie geeft, zoals hoe een kozijn onderhouden moet worden en waar ze garantie op hebben. Dit zou zelfs onzichtbaar kunnen middels IR of UV. Dit zal de levensduur ten goede komen omdat gebrek aan kennis met betrekking tot onderhoud nu toch vaak naar voren komt als onderdeel van de oorzaak van klachten en defecten aan de coating. Tijdens het productieproces ontstane poedercoat poeder afval kan goed hergebruikt worden mits deze goed gescheiden blijft en er geen andere stoffen in terecht komen.

Onderzoek Nieuwe technieken om na gebruik van organische coating lagen, zoals poedercoatings, sneller eraf te krijgen zijn druk in ontwikkeling. Deze coatings worden ook wel debonding coatings genoemd. Door bijvoorbeeld magnetron straling of hoge temperaturen komen deze coatings weer in 1 keer los van het basismateriaal. Deze scheiding van stoffen moet een hogere kwaliteit van recycling in de hand werken.

“Er zijn momenteel nog geen technieken beschikbaar om thermoharder poedercoatings volledig te kunnen hergebruiken op grondstof niveau. De enige methode van recyclage welke nu het meest gebruikt wordt is verbranding van de thermoharder poedercoatings waarmee iets aan warmte-energie wordt gewonnen en een klein deel van de grondstoffen via gassen terug gewonnen kan worden. Hoogwaardige methodes moeten nog verder onderzocht worden”, aldus Bot.

Thermoplast poedercoatings kunnen beter hergebruikt worden, echter hebben deze poedercoatings diverse nadelen ten opzichte van thermoharder poedercoatings waardoor deze nog niet voor kozijnen gebruikt zullen worden. Zo zijn de esthetisch minder mooi, ligt de prijs zo’n 10 tot 25 keer zo hoog (mede door de dikke lagen) en is de applicatie wervelsinteren niet zo makkelijk toepasbaar als elektrostatisch poedercoaten. Als de applicatie methode, de laagdikte en het uiterlijk verbeterd kunnen worden en als ze zullen voldoen aan de kwaliteitseisen zoals Qualicoat /GSB, dan zullen thermoplast poedercoatings een beter alternatief vormen vanuit recyclage perspectief.

Consistent
Een door Vereniging ION aangevoerde oplossing is een QR-code. Type legeringen en coatings kunnen worden gekenmerkt met een QR-code om de recycling te verbeteren. “Met coatings bedoelen we hierin specifiek een poedercoating of een anodiseerlaag. Een QR-code kan belangrijke informatie bevatten over het materiaal, zoals de samenstelling, de behandelingen die het heeft ondergaan en de recyclingopties. Dit kan helpen bij het identificeren van het materiaal en het bepalen van de meest geschikte recyclingmethode.” Er zijn al bedrijven die QR-codes gebruiken om materiaalgegevens te volgen en te beheren in verschillende stadia van de toeleveringsketen, inclusief recycling. Deze informatie kan helpen om de recyclingefficiëntie te verbeteren, en de kwaliteit van het gerecyclede materiaal te verhogen.

Echter, voor een dergelijk systeem om effectief te zijn, moeten de QR-codes consistent en gemakkelijk te lezen zijn en moeten de bijbehorende gegevens goed worden beheerd en geüpdatet. Er zijn ook andere factoren die van invloed zijn op recycling, zoals de beschikbaarheid van recyclingfaciliteiten en het consumentengedrag. Toch kan het gebruik van QR-codes een nuttige aanvulling zijn op andere inspanningen om recycling te verbeteren. Het aanbrengen van QR-codes op aluminium en/of coatings kan het beste worden gedaan door de fabrikanten van het aluminium en eventueel door de coating applicateurs. Deze bedrijven hebben vaak de juiste apparatuur en expertise om QR-codes op een nauwkeurige en duurzame manier aan te brengen.

Het is belangrijk dat de QR-code op een goed zichtbare en duurzame locatie wordt aangebracht, zodat deze gemakkelijk kan worden gescand en de informatie over het materiaal gemakkelijk toegankelijk is. Het is ook van belang dat de informatie die aan de QR-code is gekoppeld, regelmatig wordt geüpdatet en beheerd door de betreffende bedrijven. In welke mate de coating applicateur een QR-code moet aanbrengen hangt af van of deze al aangebracht is door de fabrikant en of ze nog informatie (online) aan de QR-code database toe kunnen voegen. Als de QR-code zelf de informatie bevat dan kan er geen informatie toegevoegd worden, en dienen alle partijen zelf een QR-code aan te brengen. Als een QR-code is aangebracht op het aluminium of de coating, kan het recyclagebedrijf deze scannen en de informatie gebruiken om het materiaal correct te sorteren en te verwerken. Dit kan bijdragen aan een verbetering van het recyclingproces en de circulaire economie.

Inkt
Hoe kan het beste de QR-code aangebracht worden? “Er zijn verschillende manieren waarop QR-codes op aluminium en/of coatings kunnen worden aangebracht, afhankelijk van het type product, de grootte en vorm van het oppervlak, en andere factoren.” Een veelgebruikte methode is lasermarkering. Dit is een populaire methode voor het aanbrengen van QR-codes op metalen oppervlakken. Een laser wordt gebruikt om de code op het materiaal te etsen of te graveren, waardoor het duurzaam en nauwkeurig is. Door hierover een speciale transparante coating aan te brengen zal er ook geen andere coating op hechting waardoor deze QR-code goed zichtbaar blijft. QR-codes kunnen ook op materialen worden gedrukt met speciale inkten die goed hechten op metalen en gecoate oppervlakken. Dit kunnen standaard zichtbare inkten zijn maar als het zichtvlakken betreft dan kan ook gekozen worden voor een coating welke alleen met bijvoorbeeld een UV-lamp oplicht. Een derde optie is het gebruik van QR-code stickers, die op het materiaal kunnen worden geplakt. Deze methode is handig voor als de QR-code op moeilijk bereikbare plaatsen moet worden aangebracht. Bot: “Ongeacht welke methode wordt gebruikt, is het belangrijk dat de QR-code goed zichtbaar is voor de juiste partijen en gemakkelijk te scannen is. Het is ook belangrijk dat de QR-code voldoet aan de internationale normen voor QR-codes, zodat deze door een breed scala aan apparaten en software kan worden gelezen.”

Internationaal
Er zijn verschillende internationale normen voor QR-codes, die bepalen hoe deze codes moeten worden gemaakt en hoe ze moeten worden gelezen. De belangrijkste norm hierin is ISO/IEC 18004. ISO/IEC 18004 - Information technology — Automatic identification and data capture techniques — QR-code barcode symbology specification. Dit is de internationale standaard voor QR-codes, uitgegeven door de ISO (International Organization for Standardization) en IEC (International Electrotechnical Commission). Deze norm bepaalt hoe QR-codes moeten worden gemaakt en gescand, inclusief de specificaties voor de grootte, vorm, foutcorrectie en andere eigenschappen van de QR-code. Een andere norm hierin is ISO/IEC 15418 welke de registratie van QR-codes op internationaal niveau gelijktrekt. In welke mate dit relevant is kan in een later stadia bepaald worden. Door ervoor te zorgen dat QR-codes voldoen aan internationale normen, kan ervoor worden gezorgd dat de codes goed worden gelezen door een breed scala aan apparaten en software, en dat de informatie die aan de code is gekoppeld, gemakkelijk toegankelijk en betrouwbaar is.

Oplossen
Zeer relevant is de vraag in welk stadium een QR-code aangebracht kan (of moet) worden. In het productieproces voor aluminium kozijnen kan een QR-code op verschillende stadia worden aangebracht, afhankelijk van het specifieke doel van de code. QR-codes kunnen op de grondstoffen en componenten worden aangebracht voordat ze in het productieproces worden opgenomen. Dit kan helpen bij de traceerbaarheid van de materialen, grondstoffen en componenten door het hele productieproces heen. Een voorbeeld hiervan is het aanbrengen van een QR-code na het extruderen van aluminium. Aan het einde van de levensduur van een product kan dit helpen het aluminium te scheiden op basis van de componenten welke de legering bevat. Dit resulteert in een hogere kwaliteit gerecycled aluminium. QR-codes kunnen tijdens het productieproces worden aangebracht om te helpen bij de kwaliteitscontrole en bij het volgen van de voortgang van het productieproces. Dit kan helpen om eventuele problemen snel te identificeren en op te lossen en om de efficiëntie van het productieproces te verbeteren. Voorbeelden hiervan zijn na het chemisch voorbehandelen en poedercoaten of anodiseren van aluminium profielen. Als dit verwijst naar een online register dan kan hiervoor ook al de reeds aanwezige QR-code van het extruderen voor gebruikt worden. Bij het op maat zagen kan op een dergelijke QR-code dan nog extra informatie voorzien worden. QR-codes kunnen ook op afgewerkte aluminiumkozijnen worden aangebracht voordat ze worden verzonden naar klanten. Dit kan de helpen bij het volgen van de producten door de toeleveringsketen en bij het bieden van belangrijke informatie aan de transporteurs en installateurs. Zoals of ze de juiste onderdelen hebben en waar ze geplaatst moeten worden. Na het installeren kan de installateur (of de voorman) een QR-code op een niet hinderlijke plek plaatsen (als de andere niet meer zichtbaar is) met belangrijke informatie zoals de productiedata, instructies voor gebruik en onderhoud, en garantie-informatie.

Tips
Door in stap 1 of begin stap 2 de QR-code aan te brengen met hier overheen een chemie en vuil afstotende deklaag, blijft de QR-code goed zichtbaar door het gehele productieproces. Een coating welke chemie en vuilafstotend werkt, maar ook bestand is tegen zeer hoge temperaturen worden al gebruikt in de markt. Zie artikel in het technische blad OT (oppervlaktetechnieken) jaargang 66, nr 3, mei 2022 op pagina 26 en 27. Hierdoor blijft de QR-code zichtbaar na anodiseren of poedercoaten. Bot: “Het gebruik van QR-codes op aluminium kozijnen kan bijdragen aan de verbetering van de recyclebaarheid van deze producten. Door een QR-code op het aluminium kozijn aan te brengen, kan informatie over de samenstelling van het materiaal worden opgeslagen en getraceerd. Hierdoor kan het recyclageproces efficiënter worden gemaakt en kunnen de materialen beter worden gesorteerd en gerecycled. Naast dat de QR-code aanbevelingen kan geven voor onderhoud en gebruik, kunnen deze ook aangepast worden door voortschrijdend inzicht. Ditzelfde kan gedaan worden met tips voor de beste methode voor revisie of recycling van de aluminiumkozijnen. Kortom, het gebruik van QR-codes kan bijdragen aan de verbetering van de recyclebaarheid van aluminium kozijnen door de traceerbaarheid van materialen te verbeteren en informatie over het recyclingproces gemakkelijk toegankelijk te maken.”