Veien til klimanøytral metallproduksjon

Grafikk cnmp kondensat eng 72dpi

Ved å erstatte kull med biomasse i dagens silisiumproduksjon, kan Elkem ta et betydelig steg i å nå målet om 40 prosent kutt av CO2 innen 2030, samt å nå et endelig mål om karbonnøytral produksjon av silisium og ferrosilisium.

Elkem er blant verdens mest miljøvennlige metallprodusenter, men slipper likevel ut 1.6 millioner tonn CO2 i året. Fremstilling av silisium og ferrosilisium skjer i en elektrisk smelteovn som holder svært høy varme. Her smeltes kvarts, som inneholder silisium og oksygen sammen med karbonmaterial sammen. Dette skaper en kjemisk reaksjon som skiller ut ren silisium, samtidig som oksygenet binder seg med karbonet og skaper CO2.

I dag bruker Elkem i all hovedsak fossilt kull som karbonmateriale når det fremstilles silisium og ferrosilisium. Ved å erstatte fossilt kull med bærekraftig trekull vil produksjonen regnes som karbonnøytral. Elkem ønsker å øke andelen av trekull i sine produksjonsprosesser, og jobber aktivt med å finne forretningsmuligheter som både har en etisk og økonomisk bunnlinje. En rekke prosjekter og tiltak Elkem gjør for å kutte CO2 og tilføre trekull i produksjonsprosessen er samlet under forskningsprogrammet karbonnøytral metallproduksjon (CNMP).

Beregninger utført i CNMP viser at man, i et optimalt anlegg, vil kunne oppnå CO2-nøytral metallproduksjon (ved bruk av 100% biobaserte reduksjonsmidler), og en bioenergiproduksjon i form av elektrisitet, som er høyere enn kraftforbruket. Veien dit er imidlertid lang og det er behov for innovasjon og forskning langs hele verdikjeden, fra skog til silisium. Vi mener at CNMP er et godt eksempel på hvilken type utvikling som trengs for å lykkes i overgangen til et grønnere og mer bærekraftig verdenssamfunn.

CNMP-programmet

Elkem startet et revolusjonerende forskningsprogram i 2015 som ble kalt Carbon Neutral Metal Production (CNMP). Konseptet for CNMP går ut på å produsere trekull på samme anlegget som vi produserer ferrosilisium og silisium, og å koble begge produksjonssyklusene til et varmekraftverk som kan levere energi i form av elektrisitet og fjernvarme til eksterne forbrukere i nettet. CNMP-prosessen er dermed innovativ ved at den integrerer norsk skogbruk og metallproduksjon, og skaper nye verdikjeder.

Det første F&U-prosjektet i CNMP ble støttet av Forskningsrådet og konklusjonen var at med eksisterende smelteovnteknologi kan vi redusere energiforbruket med over 50 prosent i tillegg til en betraktelig reduksjon av fossile CO2-utslipp.

Samtidig viste forskningen at de økonomiske marginene og risikoene er betydelig avhengig av hvordan pyrolyseteknologien presterer, både når det gjelder kvalitet, kommersiell levedyktighet og energiutbytte. Konklusjonen vår ble derfor at for å sikre realiseringen av en karbonnøytral metallproduksjon må det forskes videre. Dette har gjort at flere prosjekter har blitt initiert i CNMP-programmet. Prosjektene skal bedre integrasjonen av produksjonsprosessene, prosessytelse og kvaliteten på trekullet.

To nye prosjekter har fått støtte fra Forskningsrådet (til sammen rundt 25 millioner kroner) for perioden 2017-2018:

  • Pyrolysis of wood optimized for production of energy and tailor-made biochar for silicon production (PyrOpt), i samarbeid med SINTEF og Papir og Fiberinstituttet, skal se på ressurseffektiv produksjon av høykvalitets biokull. Elkems langsiktige mål er at trekull kan erstatte fossilt kull både i produksjon av spesialisert silisium samt standardisert silisium og ferrosilisium.   
  • Silicon production with no CO2 emissions (SiNoCO2) er et prosjekt Elkem har sammen med SINTEF og NTNU. I prosjektet som skal det forskes på muligheten for å lukke silisium- og ferrosilisiumsovner. Om vi lykkes vil ovnene slippe ut CO istedenfor CO2. Stenging av ovnen vil også være et steg i retningen av å utvikle produksjonsprosesser som kan ha karbonfangst.

 

Produksjon av trekull i Norge

Kommersiell levedyktighet og tilgjengelighet av bærekraftig trekull til en konkurransedyktig pris er hovedbarrierene for at vi skal lykkes. I prosjektet Norwegian Wood har vi sett på mulighetene for å bygge en pilot i Norge basert på norsk biomasse.

Flere faktorer taler til fordel for økt bruk av biomasse i Norge. Norge er rikt på skogressurser, og vi har et stort potensial til å ta i bruk en større del av skogens ressurser. Det knytter seg imidlertid en rekke utfordringer til økt bruk av trekull, hvorav høye kostnader, tilgang, produktkvalitet og bærekraft er verdt å trekke frem. Elkem har allikevel satt seg et offensivt mål om å jobbe mot å bruke 40 prosent biokull som reduksjonsmiddel innen 2030, i tråd med regjeringen og EUs klimamål.

I Norge har hovedbarrierene i hovedsak vært kommersielle. For å kunne være gjøre dette økonomisk gunstig, må det bygges et pyrolyseanlegg som kan selge varme, i form av damp, til andre industrielle aktører. I tillegg har Elkem behov for langsiktige kontrakter for trevirke med en forutsigbar pris slik at biomasse kan være et konkurrerende råmateriale mot fossilt kull.

Så langt har forskningen som er gjort i CNMP-programmet gitt lovende resultater, som styrker vår tro på at veien mot karbonnøytral metallproduksjon er måten vi sikrer vår overlevelse i fremtiden – hvor vi skal fortsette å produsere produkter verden trenger i et lavutslippssamfunn.