Frankrike satsar på annan väg till fossilfritt stål

2019-05-24 06:00  

Den svenska stålindustrin får mycket uppmärksamhet för sin satsning på fossilfritt stål. Men i Frankrike arbetar man för att lösa stålets koldioxidproblem på ett annat, mer energisnålt, sätt.

Ståltillverkning ger upphov till stora koldioxidutsläpp, främst från masugnarna där järnmalmen delas upp i järn och syre. Den svenska stålproducenten SSAB har därför tillsammans med LKAB och Vattenfall lanserat sitt ambitiösa projekt Hybrit, med målet att ställa om till en fossilfri tillverkning genom att använda vätgas i ugnarna.

I Frankrike pågår EU-projektet Siderwin som siktar på att lösa samma koldioxidproblem på ett helt annat sätt. Här satsar man på att dela upp järnmalmen med hjälp av en elektrolysprocess.

Metoden fungerar ungefär som vanlig elektrolys. Finmald järnmalm tillförs på katodsidan och när en ström läggs på separeras järnmalmen. Järnatomerna lägger sig som en platta på katoden och syret avges vid anoden som syrgas.

Bygger en maskin för större skala

Enligt Arcellormittal, som koordinerar projektet, kan metoden minska koldioxidutsläppen från stålproduktion med 87 procent och minska energianvändningen med 31 procent. Förhoppningen är också att elektrolyscellen ska förses med ett kommunikationssystem så att processen kan drivas i samklang med elnätets behov.

– Vi bedömer att metoden har potential, för vi har hittat ett väldigt effektivt sätt att använda elektricitet på järnmalm, säger projektledaren Hervé Lavelaine de Maubeuge.

Metoden har prövats i flera småskaliga försök. Nu byggs en maskin för något större skala.

– Vi vill bevisa metoden för en mycket större cell och utveckla komponenter som kan användas i industriell skala, säger Hervé de Lavelaine de Maubeuge.

”Vår process är enklare”

Den nya, tre meter långa maskinen ska tas i drift nästa år. Då skalas försöken upp från tre kilo järnproduktion per körning, vilket tar två och en halv dag, till 100 kilo järn på samma tid. Det är fortfarande långt ifrån industriell skala. I jämförelse producerar SSAB:s masugn i Luleå ensam 300 ton smält råjärn per timme.

Det svenska Hybritprojektet fokuserar på att använda vätgas som reduktionsmedel för att dela upp järnmalmen. Tanken är att vätgasen ska framställas genom elektrolys av vatten i en process som drivs av förnybar el. Stora mängder el, cirka 15 TWh per år, kommer att krävas om hela den svenska ståltillverkningen ska ställa om.

Hervé Lavelaine de Maubeuge känner till Hybritprojektet och tycker att europeiska Siderwin har en stor fördel:

– Vår energiprocess är enklare. Vi behöver inte ha ett mellansteg via vätgas utan kan använda oss direkt av elektricitet, säger han.

Om er metod visar sig fungera, blir den då mer energieffektiv än Hybritprocessen?

– Ja, vi förväntar oss det. Vårt mål är att producera smält järn för 3,5 MWh per ton, säger Hervé Lavelaine de Maubeuge.

”Vi startar nästan från noll”

Inom Hybritprojektet räknar man med en något större energiåtgång, 4,1 MWh för varje ton smält järn som produceras med vätgasmetoden. Men Martin Pei, teknikchef på SSAB, tycker inte att siffrorna kan jämföras.

– Det finns ingen som kan ha en aning om hur man kan bygga en produktionsanläggning som kan tillverka 300 ton i timmen med en elektrolysbaserad process och vad det skulle kräva, säger han.

Enligt Martin Pei var det framför allt teknikens mognadsgrad som gjorde att bolaget valde att satsa på vätgas som reduktionsmetod.

– Den elektrolysbaserade processen är så pass omogen som teknik. Det är väldigt långt kvar tills det blir en skala som realistiskt kan ersätta dagens masugnsbaserade process, säger han.

Läs mer: Så lång är vägen till fossilfritt stål

Vätgasmetoden bygger på erfarenheter från direktreduktion med naturgas. Även en viss del vätgas har tidigare testats i masugnarna för att minska koldioxidutsläppet. Det är en fördel som också den franska projektledaren betonar:

– Hybrit är en anpassning av en befintlig process medan vi startar nästan från noll. Det tar tid, säger Hervé Lavelaine de Maubeuge.

Smältningen blir den största utmaningen

Även om det är långt kvar tills elektrolysbaserad järnmalmsreduktion kan användas i industriell skala har ett betydande genombrott gjorts under de senaste åren. Det anser Lars Bentell, som i dag är pensionär men tidigare har forskat om reduktion bland annat på LKAB och Jernkontoret.

– Det är lite lurigt eftersom man får tvåvärt och trevärt järn i samma process, så man måste veta hur man ska ställa in elektrolysvariablerna. Men det har man lyckats lösa nu, säger han.

I stället tror han att metodens största utmaning blir nästa steg, när järnplattorna ska smältas.

– Stål utan kol är inte så lätt att smälta faktiskt, smältpunkten blir för hög. Man måste peta in lite kol i slutet, som Hybrit planerar att göra. Siderwin kan blanda elektrolysjärnet med råjärn från masugnar men det är en ganska omfattande apparat, säger Lars Bentell.

Företag från flera länder

Deltagare i projekt Siderwin är flera europeiska företag och organisationer: luxemburgska Arcellormittal, belgiska CMI, franska EDF, franska CFD-Numeris, schweiziska Quantis, spanska Tecnalia, portugisiska UAVR, grekiska Mytilineos, grekiska NTUA, belgiska N-Side, franska Dynergie och norska NTNU.

Projektet är en fortsättning på arbete gjort inom två tidigare projekt, Ulcos och Iero, och drivs från oktober 2017 till september 2022.

Uppskalningssteget nästa år beräknas kosta två miljoner euro, det vill säga drygt 21 miljoner kronor.

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