Aan de KU Leuven, één van Europa’s toonaangevende onderzoeksuniversiteiten en de oudste van België (opgericht in 1425), verleggen wetenschappers de grenzen van duurzame chemie en materiaalkunde. Binnen de Afdeling Chemie richt de SOLVOMET-onderzoeksgroep zich op hydrometallurgie en onderzoekt zij alternatieve, milieuvriendelijke methoden om waardevolle metalen terug te winnen uit complexe ertsen en afvalstromen.
In deze context werkt doctoraatsstudent Carlos Arias-Quintero, een geometallurg uit de SOLVOMET-groep, aan de extractie van lithium. Het doel van zijn onderzoek is het ontwikkelen van innovatieve en duurzame methoden voor lithiumwinning – een cruciale grondstof voor oplaadbare batterijen en de overstap naar hernieuwbare energie.
Van laboschaal naar reële toepassingen
Het onderzoek van Carlos richt zich op de extractie van lithium uit fyllosilicaten, een type mineraal dat een veelbelovend alternatief vormt voor de traditionele lithiumbronnen.
Het overbrengen van zulke processen naar het laboratorium is echter niet eenvoudig.
Aanvankelijk werkte de SOLVOMET-groep met kleine reactorsystemen (25–50 mL), die geschikt waren voor screeningtests, maar te beperkt in volume en materiaalkeuze om experimenten op grotere schaal uit te voeren.
“Onze vorige opstelling liet toe om drie vaten tegelijk te gebruiken,” vertelt Carlos, “maar ze hadden geen PTFE-inserts, waardoor we niet met bepaalde corrosieve reagentia konden werken. De BR-1000 maakt het mogelijk om op grotere schaal te werken en veilig oxidatiemiddelen of corrosieve stoffen te gebruiken.”
Carlos Arias-Quintero, PhD Student – Geometallurgist Department of Chemistry
Het team had een reactor nodig die schaalbaarheid, corrosiebestendigheid en nauwkeurige druk- en temperatuurregeling combineerde — cruciale parameters om industriële uitlogings- en hydrothermische reacties na te bootsen.
Beperkingen in controle en reproduceerbaarheid overwinnen
Voor de komst van de Berghof BR-1000 reactor was temperatuurregeling en reproduceerbaarheid de grootste uitdaging. De Berghof BTC-controller was traag en verouderd, waardoor het moeilijk was om consistente reactietemperaturen te bereiken.
“Voor we de nieuwe controller hadden, was het moeilijk om de gewenste temperatuur te halen,” zegt Carlos. “Door de manier waarop de PID-parameters werkten, duurde het enorm lang om op te warmen – soms de hele dag.”
Die beperkingen bemoeilijkten het vergelijken van resultaten met industriële referentieprocessen — essentieel om chemische processen bij hoge druk en temperatuur te kunnen valideren.
“In de chemie, zeker als je een bestaand proces probeert te reproduceren, moet je de omstandigheden zo goed mogelijk nabootsen,” legt Carlos uit. “Omdat sommige processen op hoge druk en temperatuur verlopen, is nauwkeurige controle cruciaal.”
De Berghof BR-1000 reactor: een betrouwbare oplossing voor schaalbare experimenten
Om deze uitdagingen aan te pakken koos KU Leuven voor de Berghof BR-1000 reactor, een 1-liter systeem met elektrische verwarmingsmantel en BRC-controller.
Deze combinatie bood precies de schaalbaarheid, chemische weerstand en controle die het team nodig had.
“Vergeleken met de kleinere apparatuur die we hadden, ging het vooral om schaal — grotere volumes kunnen draaien onder gecontroleerde omstandigheden en met de juiste materialen,” zegt Carlos.
De BRC-controller bleek een echte meerwaarde: met een intuïtieve touchscreen-interface, nauwkeurige terugkoppeling en programmeerbare temperatuurprofielen worden experimenten nu sneller, veiliger en beter reproduceerbaar uitgevoerd.
“In de nieuwe configuratie ben ik vooral fan van de voorverwarmings- en koelfuncties,” zegt hij. “Vroeger duurde een experiment tot 24 uur. Nu ronden we het af in vijf à zes uur – een viervoudige tijdswinst.”
Betere reproduceerbaarheid, hogere efficiëntie en veiligere werking
Hoewel de data-analyse nog loopt, zijn de eerste resultaten veelbelovend. De Berghof BR-1000 heeft zijn waarde al bewezen op het vlak van reproduceerbaarheid, procescontrole en veiligheid.
De geautomatiseerde drukregeling – ter vervanging van een manuele manometer – zorgt voor meer precisie bij het instellen en controleren van de voordruk, essentieel voor een goede afdichting van PTFE-gevoerde reactorvaten.
“We kunnen nu echt verifiëren of de gemeten voor-druk overeenkomt met wat we verwachten,” legt Carlos uit. “Het is altijd accuraat en als er iets abnormaals gebeurt, kun je het proces snel en veilig stoppen.”
Dankzij deze verbeteringen kan het KU Leuven-team industriële processen met meer vertrouwen reproduceren.
“In een lopend project konden we een gepatenteerd proces voor lithiumextractie succesvol nabootsen,” zegt Carlos. “Onze resultaten liggen volledig in lijn met de verwachtingen – dat is voor ons een echt succes.”
Betrouwbare samenwerking met Benelux Scientific
Een belangrijk aspect van dit project was de nauwe samenwerking met Benelux Scientific, dat het proces begeleidde van evaluatie tot installatie.
“Je merkt de bereidheid van Benelux Scientific om problemen snel op te lossen,” zegt Carlos. “Dat geeft vertrouwen. Sommige bedrijven verkopen apparatuur en laten je daarna aan je lot over, maar hier hadden we altijd iemand die ons ondersteunde.”
Benelux Scientific leende bovendien een BRC-controller demotoestel uit, zodat het SOLVOMET-team de technologie maandenlang kon testen vooraleer te investeren, en organiseerde een opleiding om de opgebouwde expertise in het lab te versterken.
Bent u benieuwd wat de Berghof-reactoren kunnen betekenen voor uw onderzoeksproject in metaalextractie of hydrometallurgie?
Neem contact op met onze productspecialist Steve Bruers voor meer informatie.
Meer info over Berghof-reactoren?
Neem contact op met onze productspecialist Steve Bruers voor meer informatie.
