[독일] 금속 쓰레기에서 귀중한 재료 발견
독일에서는 금속 원재료가 희귀하기 때문에 수입에 의존하고 있다. 그럼에도 불구하고 이들 귀한 재료들 중의 일부는 쓰레기로 버려지고 있다. 프라운호퍼 실험실의 연구원들은 현재 독일 전역에 널리 버려지고 있는 이들 자원들에 대해 어디에 버려져 있는지 무슨 종류의 금속을 포함하고 있는지에 대한 정보를 모으고 있다. 금속 찌꺼기 내에 침적된 고로 슬랙(blast-furnace slag), 전로 분진(converter dust), 고로 가스 슬러지에는 아직도 사용할 수 있는 금속들이 포함되어 있다. 현재까지 연구원들은 이들에 대한 정확한 정보를 가지지 못했다. 현재 “REStrateGIS” 협동연구 프로젝트는 독일 전국의 금속 찌꺼기를 다시 생각할 수 있는 기회를 제공해주고 있다.
Oberhausen에 있는 프라운호퍼 안전, 에너지기술 UMSICHT와 공동으로 등기소는 독일의 금속 폐기물, 매립지 및 다른 폐기 지역을 알려주고 이상적으로는 어떤 금속이 폐기되었는지도 보여준다. 만약 여러분이 앞으로 지역을 보다 면밀하게 살펴보기를 원한다면 단지 마우스 클릭 한 번으로 모든 필요한 정보를 얻을 수 있다. 기술적으로 역사적 및 현재 항공사진, 지역의 다른 사진 및 쓰레기와 내용에 대한 정보들이 제공된다. REStrateGIS에는 전체 4개의 파트너들이 포함되어 있으며 독일 교육연구부가 프로젝트를 지원하고 있다.
실제적인 디스플레이는 지리학적인 정보 시스템에 기반을 두고 연구원들이 관련된 데이터를 가져간다. “데이터를 입수하는 것은 실제적인 연구 작업이다. 우리는 서류를 대대적으로 조사하였고 지그재그로 되어 있는 조각들을 천천히 맞추어 나갔다”고 UMSICHT의 과학자인 Jochen Nühlen은 말한다. 연구원들은 기록문서들과 오염된 토양 등기서를 조사하고 광산 당국자들과 회사에게 정보를 주었는데 이들은 성공적이었다. 현재 장소를 조사하는 작업이 완료되었고 자원 등록을 하고 있다. 이 과정에서 연구원들은 찌꺼기의 특성을 분석하고 설명하는 가장 효율적인 방법을 개발하였다. “우리의 핸드북에는 올바른 데이터를 찾는 방법 및 관련되는 사람들에 대한 정보를 얻는 방법과 같은 유용한 내용들이 포함되어 있다”고 Nühlen은 말한다.
UMSICHT 연구원들이 기록서를 조사하고 정리하는 동안에 EFTAS Fernerkundung Technologietransfer GmbH의 연구원들은 Saxony-Anhalt에 있는 Saarland, the western Ruhr 지역, and Mansfeld Land 지역을 포함하는 특별한 시험 지역들에 대한 위성 데이터를 분석하였다. 자동화된 공정들을 사용하여 연구원들은 가능한 쓰레기 지역들을 이미지로부터 인지하였고 MSICHT 과학자들은 이들 데이터들을 자신들이 발견한 것과 비료하고 결론을 EFTAS에 보내주었다. “이러한 방법으로 우리는 이 프로젝트에서 원거리 위성 인식을 최적화하기 위해 협조하고 있다. 앞으로 이 방법은 세계적으로 쓰레기가 있는 지역, 심지어는 거의 데이터를 가지고 있지 않은 지역에도 적용될 수 있을 것”이라고 UMSICHT의 그룹장은 말한다.
UMSICHT 연구원들은 Martin Luther 대학 Halle-Wittenberg, Duisburg에 기반을 두고 “Institut für Baustoffforschung FEhS” 건물 재료 연구소, Stahlwerk Thüringen 제강소의 연구원들과 이들 쓰레기 더미에 대해 보다 면밀하게 조사하였다. 연구원들은 전문가들과 인터뷰를 하고 역사 서류를 살펴보고 지역을 조사하고 시료를 채취하였다. FEhS에서는 화학적인 분석을 하여 시료들이 가지고 있는 재료들을 정확하게 항목으로 분류하였다. Martin Luther 대학의 파트너들은 반사 스펙트럼 특정을 통해 재료의 스펙트럼 발자국을 발견하는 연구를 수행하였다. 화학적인 분석과 이들 결과들을 비교하여 연구원들은 데이터베이스를 구축하였다. :이는 사람들이 목적을 가지고 조사를 하게 해준다. 여러분들은 미지의 쓰레기에 이 측정 기술을 적용하여 지역이 보유하고 있는 재료에 대한 초기 대략의 정보를 얻을 수 있다. 그러고 나서 여러분들은 잠정적으로 관심이 있는 지역에 대해 보다 상세한 분석을 수행할 수 있다“고 Nühlen은 말한다.
쓰레기 더미에는 실제적으로 무엇이 포함되어 있는가? “대개 철이며 이는 공정에 따르며 예를 들면, 인산이 많은 슬래그는 비료로 직접 사용될 수 있다. 철을 많이 포함하고 있는 폐기물은 철강 및 강철 산업에 다시 사용될 수 있다. 다음 단계로 UMSICHT의 연구원들은 현재 비용 효과적인 분석 방법을 연구할 것이다. 이들 재료들을 쓰레기 더미로부터 현재 추출하는 것이 이익이 있는 것인지 혹은 원재료의 가격에 따라 5년 혹은 10년 후에 하는 것이 좋은지를 분석하게 될 것이다. 결국, 단지 원재료를 추출하기 위해서만이 아니라 이익을 창출할 수 있기 위한 공정이 진행될 것이다.
[출처 = KISTI 미리안 『글로벌동향브리핑』/ 2015년 2월 12일]
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Finding valuable materials in metallurgical dumps
Since metallic raw materials are scarce in Germany, it is reliant on imports. Yet some of these valuable materials are lying around unnoticed in dumps. Fraunhofer researchers are now compiling a Germany-wide registry of these resources, which reveals where these deposits are located and what metals they contain.
When it comes to important raw materials, Germany is dependent on imports – a situation that government and industry would love to change. Could we possibly have buried things in dumps that we could still use? Might the blast-furnace slag, converter dust, or blast-furnace gas sludge deposited in metallurgical dumps still contain some usable metal here and there? To this day, we simply do not have enough information.
Now the collaborative “REStrateGIS” project is shining a light into the gloom of German metallurgical dumps in the form of a nationwide resource registry. Coordinated by the Fraunhofer Institute for Environmental, Safety, and Energy Technology UMSICHT in Oberhausen, the registry reveals where metallurgical dumps, landfills and other disposal sites in Germany are located and ideally also what is deposited there. If you want to take a closer look at a site in the future, one mouse-click is all you will need to get a detailed view. Technically, nothing prevents the incorporation of additional information such as historical and current aerial photos, other photos of the site, and information about the main body of the dump and its contents. A total of four partners are involved in REStrateGIS, while the German Federal Ministry of Education and Research (BMBF) is funding the project.
The visual display is based on a geographic information system, into which the researchers have entered the relevant data. “Procuring the data is real detective work,” says Jochen Nühlen, scientist at UMSICHT. “We trawled through reams of documentation and slowly put together the pieces of the jigsaw.” The researchers scoured state archives and contaminated land registries, and pored over the archives of mining authorities and companies. And they were successful: Now the task of locating the sites has been completed and the foundation laid for the resource registry. In the process, the researchers developed a method that details the most efficient way of characterizing and describing dumps. “Our handbook contains useful information such as where to find the right data and who the relevant contact persons are,” says Nühlen.
While the UMSICHT researchers wade through the archives, their colleagues at EFTAS Fernerkundung Technologietransfer GmbH analyze satellite data for specific test regions, which include the Saarland, the western Ruhr area, and the Mansfeld Land region in Saxony-Anhalt. Using automated processes, they identify possible dump sites from the images. The UMSICHT scientists then compare this data against their own findings and send their conclusions back to EFTAS. “In this way, we are helping to optimize remote satellite identification for this task,” says Dr. Asja Mrotzek, group manager at UMSICHT. “In future, the method might conceivably be used for the detection of deposit sites worldwide – even in regions whose archives hold less data.”
The UMSICHT researchers have examined one such dump more closely together with colleagues from Martin Luther University Halle-Wittenberg, the Duisburg-based “Institut für Baustoffforschung FEhS” building materials research institute, and Stahlwerk Thüringen steelworks. After the researchers had interviewed experts, examined historical documentation, and inspected the grounds, they took samples, on which the per-sonnel at FEhS carried out chemical analyses. This yielded a precise itemization of the materials the samples contained. The partners at Martin Luther University investigated the samples using reflection spectrometry measurements to discover the materials’ spectral fingerprint. By comparing the results with the chemical analyses, they create a database. “This allows people to do targeted searches: You could use the measurement technology on unknown dumps to get initial rough data about which materials the site contains,” explains Nühlen. “Then you could carry out further analyses on potentially interesting locations.”
So what do the dumps actually contain? “Mostly iron, depending on the process,” says Mrotzek. “Phosphate-rich slag was also buried there, which can be used directly as fertilizer for instance. Under certain conditions, waste material with high iron content can be reused in the iron and steel industry.” In a further stage, UMSICHT researchers will now carry out a cost-effectiveness analysis. Is it profitable to extract these materials from the dumps now or – depending on how the price for the raw material develops – only in five or ten years’ time? After all, it is not just a matter of extracting the raw materials for the sake of it – it also has to be profitable.
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