Recyclage van fosforgips: eerste inzichten tonen zowel kansen als uitdagingen
De eerste resultaten van het Europese FIC-FIGHTERS-project tonen dat fosforgipsrecyclage technisch veel potentieel heeft, maar ook belangrijke uitdagingen met zich meebrengt op het vlak van radioactiviteit, regelgeving en afvalbeheer. Uit onderzoek bij zes Europese stortplaatsen blijkt bovendien dat er geen universele oplossing bestaat: de samenstelling en radioactiviteit van fosforgips verschillen sterk van site tot site.
Recap
FIC FIGHTERS brengt 26 partners uit 11 landen samen om te onderzoeken hoe fosforgips, een restproduct uit de kunstmestindustrie, veilig en duurzaam kan worden gerecycleerd. Het project combineert staalanalyses, procesontwikkeling, milieu-impactstudies, economische valorisatie en stakeholderonderzoek. Uiteindelijk willen de partners de technologie opschalen tot een demonstratieproces dat 80 ton fosforgips kan verwerken in 160 operationele dagen. SCK CEN neemt daarbij als enige radiologische partner een centrale rol op in de karakterisatie van de stortplaatsen, de radiologische analyse van stalen en de evaluatie van de impact op mens en milieu. Daarnaast onderzoeken de sociale wetenschappers van SCK CEN de maatschappelijke en bestuurlijke aspecten van de recyclage van fosforgips.
Grote verschillen tussen sites
Binnen het project onderzochten de partners zes fosforgipsstortplaatsen in Europa. SCK CEN karakteriseerde de sites en analyseerde de stalen op chemische, mineralogische en radiologische eigenschappen. De resultaten tonen grote verschillen tussen de locaties, afhankelijk van de oorsprong van het fosfaatgesteente en de historische productieprocessen.
De meest veelbelovende resultaten kwamen uit Kutina (Kroatië), Veles (Noord-Macedonië) en Turnu Măgurele (Roemenië), waar de radioactiviteit ruim onder 1 Bq/g* bleef. Deze sites bieden daardoor potentieel voor verdere commerciële toepassingen. Cartagena (Spanje) vertoonde de hoogste radioactiviteitsniveaus, terwijl sommige stalen uit Barreiro (Portugal) dicht bij relevante grenswaarden zaten. De Servische site bevindt zich tussen beide uitersten en lijkt afhankelijk van de gekozen verwerkingstechnologie. Ook de niet-radiologische karakterisatie vertoont beduidende verschillen qua samenstelling tussen de verschillende stortplaatsen.
De resultaten maken duidelijk dat er geen uniforme oplossing bestaat voor alle fosforgipsstortplaatsen. Elke site vereist een afzonderlijke evaluatie van zowel de technische mogelijkheden als de radiologische randvoorwaarden.
* De bovengrens van 1 Bq/g die hierboven wordt vermeld, is geen strikte veiligheidslimiet, maar een screeningsniveau voor Naturally Occurring Radioactive Material (NORM) dat is vastgelegd in de Europese Basisnormen voor Stralingsbescherming (2013/59/Euratom). Deze waarde is gebaseerd op de radionuclide radium-226 (Ra-226), waarvan de vervalproducten vaak een belangrijke bijdrage leveren aan de stralingsblootstelling bij de verwerking en het hergebruik van fosforgips. Materialen die deze waarde overschrijden, zijn niet noodzakelijk onveilig. De drempelwaarde dient vooral als een signaal dat een meer gedetailleerde radiologische beoordeling nodig is en, in veel gevallen, bijkomende regelgevende of vergunningsprocedures vereist zijn voordat hergebruik kan worden toegestaan.
Radiologische aspecten centraal
Een belangrijke les uit het project is dat radiologische aspecten een sleutelrol spelen in het recyclageproces. Dankzij hun erkende expertise in metingen van lage niveaus van radioactiviteit en radiochemie voerden de experts van SCK CEN de radiologische karakterisering uit van het materiaal afkomstig van alle zes de locaties. Om de bredere radiologische uitdagingen in kaart te brengen, volgde ook uitgebreide impactbeoordelingen om de mogelijke effecten op mens en milieu te evalueren.
Nathalie Impens, projectleider bij SCK CEN, benadrukt: “Die impactstudies zijn essentieel om vanaf het begin inzicht te krijgen in mogelijke blootstelling en risico’s. Alleen zo kunnen we recyclageprocessen ontwikkelen die niet alleen technisch werken, maar ook veilig zijn voor mens en milieu.”
In die studies bekeek SCK CEN het volledige proces: van de verwerking van fosforgips en de mogelijke blootstelling van werknemers tot de radiologische eigenschappen van eindproducten en reststromen. De resultaten tonen aan dat radioactieve componenten zich tijdens de verwerking kunnen verplaatsen en zich in bepaalde productstromen kunnen concentreren. Sommige verwerkingsstappen kunnen ervoor zorgen dat de radioactiviteit per gram materiaal in het eindproduct ongeveer twee keer hoger ligt dan in het oorspronkelijke materiaal. Tegelijk ontstaan ook productstromen met een lagere radioactiviteit of die vrijwel vrij zijn van radioactieve componenten.
Hergebruikt vraagt een duidelijk kader
Dit creëert kansen voor hergebruik, maar stelt ook nieuwe vragen rond afvalbeheer, veiligheid en regelgeving. De technologie staat verder dan het regelgevende kader: nergens ter wereld zijn de regels voor recyclage van NORM-reststoffen volledig uitgewerkt. Voor materialen met hogere concentraties natuurlijke radioactiviteit moet meestal afzonderlijk worden aangetoond dat ze veilig kunnen worden gebruikt, wat extra studies en vergunningstrajecten kan vereisen. Bovendien verschillen de nationale regels, waardoor wat in het ene land mogelijk is, niet automatisch elders wordt toegelaten.
Ook de markt moet mee zijn. Zolang er een conventioneel alternatief beschikbaar is, zullen gebruikers vaak kiezen voor de oplossing die de meeste zekerheid biedt. Om deze materialen succesvol op de markt te brengen, zijn daarom niet alleen duidelijke regels nodig, maar ook een overtuigende economische meerwaarde.
“Met radiologische impactstudies en wetenschappelijke expertise helpt SCK CEN de kennis opbouwen die nodig is om toekomstige beleids- en vergunningsbeslissingen te ondersteunen”, voegt Nathalie toe.
Nieuwe opportuniteit: zeldzame aardmetalen
Naast de uitdagingen biedt fosforgips ook interessante kansen. Analyses tonen namelijk aan dat sommige stromen opvallend rijk zijn aan zeldzame aardmetalen. Dat zijn cruciale grondstoffen voor onder meer hernieuwbare energie, elektronica en innovatieve technologieën. Omdat Europa vandaag sterk afhankelijk is van import van deze materialen, groeit de interesse om ze te recupereren uit secundaire bronnen, zoals industriële reststromen. Fosforgips zou op termijn dus kunnen evolueren van een afvalprobleem naar een strategische grondstoffenbron binnen een circulaire economie.
Binnen het FIC FIGHTERS-project onderzocht SCK CEN de aanwezigheid van zeldzame aardmetalen in verschillende stalen via neutronenactiveringsanalyse. Daarbij werden de monsters bestraald in onderzoeksreactor BR1. Na een gecontroleerde vervalperiode analyseerden onderzoekers de uitgestraalde signalen om nauwkeurig te bepalen welke elementen aanwezig waren en in welke concentraties. De resultaten tonen aan dat sommige fosforgipsstromen aanzienlijke hoeveelheden waardevolle elementen bevatten. Vooral de stalen afkomstig van de stortplaats in Cartagena bleken interessant vanuit grondstoffenperspectief.
Van labo-installatie naar industriële opschaling
Een belangrijke mijlpaal binnen FIC-FIGHTERS is de ontwikkeling van een demonstratie-installatie in Spanje. Deze installatie is inmiddels gebouwd en operationeel, waarbij batches van ongeveer zeven liter kunnen worden behandeld. Een belangrijke volgende stap binnen het project is de opschaling naar een demonstratie-installatie op pilootschaal met een verwerkingscapaciteit van maximaal 1 ton fosforgips per dag. De partners zullen de technologie vervolgens gedurende een uitgebreide operationele campagne testen en valideren om haar geschiktheid voor grootschalige toepassing aan te tonen.
De radiologische impactstudies van SCK CEN vormen een cruciale schakel in het vergunningstraject voor het proces dat later op grotere schaal zal worden getest in de pilootinstallatie. Ze leveren de gegevens die nodig zijn om vergunningen aan te vragen en veilige operationele procedures uit te werken voor toekomstige grootschalige toepassingen.
De mens achter het project: lokale context maakt verschil
Naast de technische analyses besteedt FIC-FIGHTERS ook aandacht aan de maatschappelijke dimensie van fosforgipsrecyclage. Interviews met stakeholders tonen dat de perceptie van fosforgips varieert per regio. In Roemenië bijvoorbeeld blijkt dat lokale bewoners minder focussen op het fosforgips zelf, maar eerder op bredere vragen rond economische ontwikkeling en herbestemming van de site.
Voor de lokale bevolking biedt recyclage perspectief op nieuwe economische activiteit. Er is ook vraag naar transparantie en betrokkenheid bij beslissingen. Zoals Catrinel Turcanu (SCK CEN) het samenvat: “Succesvolle oplossingen moeten niet alleen technisch onderbouwd zijn, maar ook afgestemd worden op de lokale context en verwachtingen.”
Deze inzichten tonen aan dat technologische innovatie hand in hand moet gaan met maatschappelijke afstemming.
Op weg naar verdere resultaten
Het onderzoek binnen FIC-FIGHTERS loopt verder en zal de komende jaren nog nieuwe inzichten opleveren. Zo voert SCK CEN verdere neutronenactiveringsanalyses uit op stalen van andere locaties en onderzoekt het momenteel met lageradioactiviteitsmetingen de eigenschappen van eindproducten die afkomstig zijn uit de demonstratie-installatie. In 2027 zal SCK CEN ook nieuwe stalen analyseren om na te gaan in welke mate reststromen uit de behandeling van fosforgips kunnen worden ingezet als meststof voor planten.
Samen moeten deze studies meer duidelijkheid geven over de technische haalbaarheid, de economische meerwaarde en de radiologische veiligheid van grootschalige toepassingen.
Met FIC-FIGHTERS zetten de projectpartners zo verdere stappen naar een toekomst waarin fosforgips niet langer uitsluitend als afval wordt beschouwd, maar ook kan uitgroeien tot een bron van waardevolle grondstoffen binnen een veilige en duurzame circulaire economie.