Alternativa bränslen gav LKAB mer kvävedioxid

2020-08-11 06:00  

Gruvbolaget LKAB vill bli koldioxidfritt till 2045 och testar nya bränslen till pelletsverken. Men vägen till nollutsläpp är ännu oklar.

I pelletsverken omvandlas järnmalmen från gruvorna till små kulor, så kallade pellets, under hög temperatur. Verksamheten är energikrävande och bränslet som används, fossil olja eller kolpulver, ger upphov till koldioxidutsläpp.

LKAB är en av de värsta koldioxidutsläpparna i Sverige. 2019 hamnade bolaget på fjärde plats på utsläppslistan.

Men ambitionen är att de 650 000 ton av växthusgasen som släpps ut varje år ska ned på noll till 2045.

Det ska göras genom att både pelletsverk och de maskiner och fordon som används i gruvbrytning och transporter ska gå över till eldrift eller alternativa bränslen.

Läs mer: Ny Teknik Insight: Hybrit – den svenska stålindustrin ställer om

I ett första steg har LKAB byggt om ett av pelletsverken i Malmberget så att brännarna ska kunna drivas av tallbeckolja i stället för fossil tjockolja. Nya tankar och rörledningar i rostfritt stål har installerats för 60 miljoner kronor för att bränslesystemet ska klara tallbeckoljans ökade korrosivitet.

Här syns flamman från två brännare i pelletsverket i Malmberget. Brännaren närmast i bild eldades vid tillfället med tallbeckolja medan den motstående brännaren eldades med fossil tjockolja. Foto: LKAB

Tallbeckolja är en restprodukt från pappersindustrin. Vid förbränning ger den naturligtvis också upphov till koldioxidutsläpp, ungefär i samma storleksordning som tjockoljan.

"Förhoppningsvis minska underhållskostnader"

Men LKAB, som deltar i stålindustrins satsning Hybrit för att ställa om till fossilfri produktion, byter till bränslet för att det är biobaserat och därmed inte har fossilt ursprung. Till år 2026 är bolagets mål att kunna leverera fossilfria järnmalmspellets.

Dessutom är det bara fossila växthusgasutsläpp som räknas i EU:s system för utsläppsrätter, eftersom växter och träd absorberar koldioxid från atmosfären när de växer. Förbränning av biomassa kan därför teoretiskt ge ett nollsummespel och många bolag ser bränslebyte från fossilt till biobaserat som en lösning på klimatproblemet.

I pelletsverket i Malmberg går tallbeckoljan än så länge till 8 av 15 brännare. Bränslebytet görs successivt, ett brännarpar i taget, för att inte riskera några produktionsproblem.

– Förbränningsprocessen och värmebehandlingen i pelletsproduktionen verkar fungera lika bra som med fossil olja. Sedan är det många andra frågor vi vill besvara, kring produktpåverkan, emissioner och energieffektivitet, men då behöver vi köra med tallbeckolja längre perioder, säger Christian Fredriksson, förbränningsspecialist på LKAB.

Pelletsverket i Malmberget. Foto: Per Juntti/LKAB

Det nya bränslet verkar innebära att temperaturen på murväggen i ugnen sjunker.

– Det är positivt eftersom det minskar slitaget på murverket och förhoppningsvis minskar också våra underhållskostnader. Men det är något som vi måste titta på i mer detalj när vi få mer drifttimmar, säger Christian Fredriksson.

Testat tre nya bränslen i liten skala

Nackdelen är att tallbeckoljan tycks leda till att halten av kvävoxider som bildas vid förbränningen ökar jämfört med den fossila oljan.

– Det tyder på är att temperaturen i flamman är högre än med fossil olja, vilket gör att bildandet av termiska kväveoxider ökar. Men trots den högre temperaturen verkar strålningsegenskaperna i flamman göra att en lägre andel av värmestrålningen når murväggen, säger Christian Fredriksson.

Läs mer: Ståljätten letar plats för fossilfria demo-anläggningen

LKAB mäter sina utsläpp av kväveoxider, men än har resultaten inte jämförts för de olika bränsletyperna under likvärdiga driftförhållanden. Därför kan bolaget inte säga hur mycket bildandet av kväveoxider har ökat.

– Men om ökningen leder till att våra miljövillkor överskrids måste vi hantera det. När vi vet mer säkert måste vi fundera på vad vi ska göra åt det, säger Christian Fredriksson.

I testugnen i Luleå har LKAB testat tre nya bränslen: pyrolysolja, plasmabrännare och vätgas. Foto: LKAB

För att minska koldioxidutsläppen i framtiden har LKAB även genomfört mindre försök med tre alternativa bränslen i en testugn i Luleå. Pyrolysolja framställd från sågspån, eldrivna plasmabrännare och vätgas har testats i två veckor vardera.

– Alla tre verkar kunna fungera lika bra som fossil olja processmässigt och för själva värmebehandlingen och syresättningen av produkten, säger Christian Fredriksson.

Plasmabrännare eller vätgas hetaste tipsen

Pyrolysoljan har tillverkats genom att sågspån har hettats upp till hög temperatur så att materialet omvandlas till flytande form. Oljan är därmed fossilfri men ger upphov till koldioxidutsläpp vid förbränning (se faktaruta).

Plasmabrännare drivs med el och fungerar genom att en bärargas, till exempel vanlig luft eller kväve, hettas upp till höga temperaturer. Om elen produceras från förnybara energikällor blir tekniken koldioxidfri.

Även vätgas kan bli koldioxidfri om den framställs genom elektrolys med hjälp av förnybar el.

Det är alltså plasmabrännare eller vätgas som är de hetaste tipsen inför framtiden. Men båda teknikerna har nackdelen att de ger upphov till högre halter av kvävoxider, visar LKAB:s tester.

"Vi tror oss ha en teknik"

Bolaget har dock klurat på en lösning. Till hösten ska nya försök göras med vidareutvecklad teknik.

– Vi har gjort simuleringar och försök i labbskala i samarbete med forskningsinstitutet Rise och tror oss ha en teknik för att sänka kväveoxidhalterna. Vårt fokus är att minska bildandet av kväveoxider genom att reglera temperaturen i flamman eller tillgången på syre. Men om vi inte lyckas med finns alternativet att fånga upp kväveoxiderna i avgaserna, säger Christian Fredriksson.

Pyrolysoljan ökar inte kväveoxidhalterna jämfört med fossil olja. Nackdelen är att den ger upphov till mer koldioxidutsläpp än både fossil olja och tallbeckolja. Den är också svårare att hantera.

– Vid 60 grader börjar den bilda klumpar som sätter igen filter och brännare, och vid låga temperaturer stelnar bränslet, säger Christian Fredriksson.

Nu ska LKAB analysera de ekonomiska aspekterna av de tre olika bränslena. Vilket bolaget ska satsa på i framtiden har ännu inte beslutats.

Utsläpp per bränsletyp i pelletsverket

Fossil olja EO5: 279 gram koldioxid per kilowattimme

Biobaserad tallbeckolja: 281 gram koldioxid per kilowattimme

Biobaserad pyrolysolja: 351 gram koldioxid per kilowattimme

Källa: LKAB

Linda Nohrstedt

Kommentarer

Välkommen att säga din mening på Ny Teknik.

Principen för våra regler är enkel: visa respekt för de personer vi skriver om och andra läsare som kommenterar artiklarna. Alla kommentarer modereras efter publiceringen av Ny Teknik eller av oss anlitad personal.

  Kommentarer

Debatt