Ny industrigren på väg att växa fram i Sverige

2021-10-29 06:00  

Från noll till flera gånger det inhemska behovet. Plötsligt har intresset för att tillverka konstgödsel i Sverige slagit i taket. Vad är det för konstgödsel egentligen? Och varför händer det just nu?

Sverige är i dagsläget helt beroende av import av konstgödsel. I stället har till exempel grannlandet Norge byggt upp en stor industri kring produkten, genom företaget Yara (tidigare en del av Norsk Hydro). 

Konstgödsel tillhör de mest betydelsefulla innovationerna i mänsklighetens historia och beräknas bidra till ungefär 40 procent av all matproduktion, enligt FN:s livsmedels- och jordbruksorganisation FAO.  

Gällande konstgödsel brukar man prata om NPK, alltså kväve, fosfor och kalium, som är de tre viktigaste näringsämnena för växter. Kvävebaserat konstgödsel är den största kategorin. 

Men produkterna är förknippade med flera miljö- och klimatmässiga utmaningar: bland annat övergödning, brytning av ändliga resurser samt ett tungt fossilberoende.  

Enbart ammoniakproduktionen, den viktigaste ingrediensen i kvävebaserade konstgödsel, står för ungefär 2 procent av världens energikonsumtion och släpper ut mer än 400 miljoner ton koldioxid per år, motsvarande 1,6 procent av världens samlade utsläpp.

Konstgödsel som sprids ut i form av ett granulat med hjälp av traktor. Foto: Science Photo Library

Jordbruket kommer att behöva minska sin klimatpåverkan. För att göra det krävs nya sätt att framställa konstgödsel på. De drivande krafterna är grön omställning och cirkulära flöden. 

Sverige är på väg att ta en omvänd plats i näringskedjan, från importör till exportör. På kort tid har flera projekt presenterats, som om de slår in innebär att det på svensk mark kommer att produceras konstgödsel många gånger det inhemska behovet. En ny industrigren är på väg att växa fram. 

Här går Ny Teknik igenom projekten och reder ut vilka som står bakom, vad för slags konstgödsel som ska tillverkas och vilka industriella processer som ska användas.

Fertiberia bygger fabrik för att göra ammoniak av grön vätgas 

Spanska Grupo Fertiberia är Iberiska halvöns största producent av konstgödsel med en marknadsandel om 29 procent i Spanien och 69 procent i Portugal. Företaget har 14 tillverkningsanläggningar och tillverkar 5,5 miljoner ton produkter per år. 

I förra veckan berättade företaget att det har skrivit en avsiktsförklaring med Region Norrbotten och Invest in Norrbotten om att etablera en fabrik för produktion av konstgödsel och ammoniak i området kring Luleå och Boden. Projektet kallas för Green Wolverine. 

Exakt plats är ännu inte bestämd. Carina Sammeli, kommunstyrelsens ordförande i Luleå, säger att företaget visat intresse för Hertsöfältet, en ny del av Luleå Industripark.  

Fertiberia räknar med att behöva investera mer än en miljard euro, motsvarande drygt tio miljarder kronor. 

Målsättningen är att dra i gång produktionen 2026. Ett par tusen jobb kommer att skapas under byggfasen och cirka 500 för att driva anläggningen. 

Den årliga produktionsvolymen ska uppgå till en halv miljon ton konstgödsel och andra industriprodukter.

Gödselåret 2019/2020 såldes det 215 000 ton kvävebaserad mineralgödsel i Sverige, enligt Jordbruksverkets officiella statisitk (mängden konstgödsel som säljs är dock inte samma sak som använd mängd, men de korrelerar).  

Fertiberia menar att Sverige därmed skulle bli självförsörjande på konstgödsel och en av världens första exportörer av ammoniak och konstgödsel med lågt koldioxidavtryck. 

Grunden ligger i en metod att tillverka ammoniak (NH3), kallad Haber-Boschmetoden efter Fritz Haber och Carl Bosch. Haber fick Nobelpriset i kemi 1918 och Bosch 1931. 

Metoden skapar ammoniak från dess beståndsdelar, alltså kväve (N) och väte (H). De båda grundämnena föredrar att sitta ihop två och två (H2 respektive N2). Men genom att höja trycket och temperaturen samt använda en katalysator i form av järn så kan parbindningarna brytas och nya molekyler skapas. Resultatet blir ammoniak som sedan vidareförädlas till olika former av konstgödsel, till exempel urea. 

Metoden har genomgått omfattande förbättring sedan den började användas för ett sekel sedan. I början producerade en enskild anläggning runt fem ton per dag och krävde ett reaktionstryck om 1 000 bar. I dag kan en anläggning producera 2 220 ton per dag vid ett tryck om endast 100–150 bar.  

En av fördelarna är att kvävet hämtas från luften, som ju innehåller cirka 78 procent kvävgas.  

Fram till 1970-talet framställdes vätgasen huvudsakligen genom elektrolys, alltså spjälkning av vatten till vätgas och syrgas med hjälp av el. Men metoden konkurrerades ut av naturgasen, som genom ångreformering till vätgas blev en betydligt billigare framställningsprocess. 

Fertiberias satsning i Norrbotten är ett försök att minska avtrycket från produktionen, genom att helt enkelt ersätta ångreformering av naturgas med elektrolys av vatten för att producera vätgasen. 

För ändamålet ska en elektrolysöranläggning om minst 600 MW installeras. Det är i samma storlek som den anläggning startupbolaget och blivande ståtillverkaren H2 Green Steel vill bygga, men bara en bråkdel av vad LKAB anser sig behöva för att producera vätgasreducerad järnsvamp, 9-10 GW. 

Skälet till att Fertiberia väljer Norrbotten är förstås att de vill göra ”grön” konstgödsel, vilket kräver att vätgasen produceras med el från förnybar kraft, i detta fall vatten och vind. I Spanien bygger företaget enorma solcellsanläggningar tillsammans med energibolaget Iberdrola för att driva elektrolysörerna.

Så här ser en av Fertiberias anläggning för konstgödselproduktion i Puertollano i Spanien ut. Den ska förses med en solelsanläggning om 100 MW samt elektrolyör om 20 MW för att börja producera konstgödsel med lägre klimatavtryck. Foto: Fertiberia

Ammoniak kan användas till mer än att tillverka konstgödsel. Den lyfts även som en potentiellt viktig energibärare i omställningen till ett förnybart energisystem, och kan till exempel användas för att driva fartyg.  

Ny Teknik har försökt att nå Fertiberia för mer information om projektet, men utan resultat. 

Cinis Fertilizer ska göra kaliumsulfat av Northvolts batteriavfall 

Det svenska startupbolaget Cinis Fertilizer från Lund meddelade nyligen att de slutit avtal med batteritillverkaren Northvolt gällande råvaruförsörjning till konstgödselproduktion.  

Cinis Fertilizer, grundat 2018, ska bygga två fabriker i Norrland. Anläggningen i Örnsköldsvik ska stå klar 2023 och den i Skellefteå 2025.  

Den totala produktionskapaciteten ska uppgå till 300 000 ton per år och ge 100 arbetstillfällen, rapporterar Dagens Industri.  

Produkten är kaliumsulfat (K2SO4) och alltså något helt annat än vad Fertiberia ska producera. Totalt såldes det 32 000 ton kaliumbaserat konstgödsel i Sverige gödselåret 2019/2020. Råvaran är främst avfallsprodukter från massaindustrin samt restsalter från Northovlts batterifabrik.  

Kaliumsulfat finns inte naturligt utan måste tillverkas, huvudsakligen genom att hetta upp svavelsyra (H₂SO₄) och kaliumkarbonat (även kallat pottaska, K2CO3) till 700–800 grader Celsius. För upphettningen används oftast fossila bränslen vilket därmed ger upphov till stora utsläpp. Metoden kallas för Mannheim. 

Cinis Fertilizer har i stället utvecklat och patenterat en mindre energikrävande variant av den så kallade glaseritmetoden. Den bygger på att olika salter löses upp i vatten tills lösningarna blir mättade. Beroende på koncentration och temperatur faller nya salter ut.

Jakob Liedberg, vd för Cinis Fertilizer, som ska använda restsalter från Northvolt för att tillverka kaliumbaserad konstgödsel. Foto: Cinis Fertilizer

–  I vårt fall faller först kaliumsulfat ut och i ett annat steg natriumklorid (vanligt koksalt, reds anm), säger vd Jakob Liedberg till Ny Teknik. 

Han menar att energiåtgången per ton tillverkad produkt därmed bara blir hälften så stor som med den konventionella Mannheimmetoden. Att fabrikerna placeras i Norrland beror precis som för Fertiberia på tillgången till förnybar elkraft, vilket sänker koldioxidavtrycket på produkten. 

När Jakob Liedberg fick höra att batteritillverkaren Northvolt i Skellefteå kommer att generera cirka 200 000 överskottston natriumsulfat per år från tillverkningen av det aktiva materialet föddes en idé. Nu har den resulterat i att Cinis Fertilizer kommer att köpa detta överskottsmaterial av Northvolt.

Northvolt Ett. Foto: Northvolt

Cinis Fertilizers produktionskapacitet är redan såld för tio år framåt, till ett värde av 15 miljarder kronor. Satsningen ska finansieras med hjälp av en börsnotering på First North under nästa år. 

LKAB ska utvinna fosfor ur gruvavfall 

Ny Teknik har berättat om projektet tidigare. Det handlar om att statliga gruvjätten LKAB planerar att återuppta utvinningen av apatitkoncentrat från apatitsand, en restprodukt som uppstår vid anrikningen av den järnhaltiga råmalmen. I dagsläget deponeras apatitsanden.

LKAB deponerar ännu den fosforhaltiga apatitsanden i stora dammar. Men det kan det bli ändring på framöver. Foto: Fredric Alm

Apatitkoncentrat innehåller fosfor (P:et i NPK, phosphorus). Det är ett viktigt näringsämne där Marocko har kommit att få en dominant ställning gällande utvinning. I apatitsanden finns även sällsynta jordartsmetaller som också ska utvinnas.  

Till skillnad från på förra gången LKAB utvann apatitkoncentrat, på 1980-talet, kommer bolaget denna gång att självt sköta förädlingen till konstgödsel. En mobil pilotanläggning testas just nu. Om försöket faller väl ut vill bolaget bygga apatitverk i Kiruna och Malmberget, som skulle kunna ge 400 000 ton per år. 

För att tillverka fosforkonstgödseln behövs även ammoniak, som LKAB ska tillverka på samma sätt som Fertiberia. 

Förverkligas planerna innebär det konstgödselvolymer motsvarande fem gånger Sveriges behov. 

LKAB räknar med att kunna fatta investeringsbeslut under nästa år och i så fall komma i gång med produktion 2027.  

Läs mer om projektet här.  

Swerim ska tillverka ammoniak av stålindustrins restgaser

Vid konventionell malmbaserad ståltillverkning reduceras kolhalten i råjärnet från masugnen i en så kallad LD-konverter. I LD-konvertern uppstår överskottsgaser som kan användas för att tillverka ammoniak som i sin tur kan bli konstgödsel.

I en LD-konverter bildas restgaser som kan användas för att tillverka ammoniak, vilket Swerim ska testa. På bilden en LD-konverter hos SSAB i Luleå fotograferad 2002. Foto: Stig-Göran Nilsson/Jernkontoret

Metallforskningsinstitutet Swerim presenterade i slutet av förra året det EU-finansierade projektet Initiate. Det går ut på att leda LD-gaser från SSAB:s stålverk i Luleå till en reaktoranläggning på Swerim 900 meter bort, där produktion av ammoniak ska demonstreras. 

– Kan vi reformera och ta bort koldioxiden från LD-gasen är den perfekt för ammoniakproduktion, säger Magnus Lundqvist, projektledare på Swerim. 

LD-gasen består av cirka 60 procent kolmonoxid (CO) och 20 procent kvävgas. Kolmonoxiden ångreformeras i en katalytisk process genom att vatten tillsätts, så att H2O + CO --> H2 + CO2.  

Koldioxiden avskiljs sedan så att endast kvävgas och vätgas återstår. För varje kväveatom finns tre väteatomer, vilket alltså är perfekt för att göra ammoniak (NH3).  

Genom att under högt tryck tillföra en del av koldioxiden får man konstgödseln urea (CO(NH2)2).

En teknoekonomisk analys utförd av projektdeltagarna visar att om en ny anläggning för produktion av urea byggs kan man uppnå samma kostnad eller lägre jämfört med om den producerats på konventionellt sätt med hjälp av naturgas, enligt Magnus Lundqvist.  

– Förutom att minska behovet av fossil naturgas så får man på köpet avskiljning av koldioxiden. Det här är helt enkelt ett sätt att utnyttja den fulla potentialen hos restgaserna från ståltillverkning samt att bidra till att göra koldioxidavskiljning och lagring ekonomiskt gångbart, säger han.

Magnus Lundqvist, projektledare på Swerim, som ska göra ammoniak av överskottsgaser från SSAB:s stålverk. Foto: Swerim

Beräkningar visar att koldioxidutsläppen sänks med 40 procent jämfört med om naturgas använts. 

I demonstrationsprojektet ska 400 normalkubikmeter LD-gas per timme föras över till Swerim, vilket innebär att 2,5 ton ammoniak per dygn kan produceras. Processen ska köras dygnet runt i ett halvår. 

Forskningsprojektet pågår till 2025 och har fått närmre en kvarts miljard kronor i finansiering. Målsättningen är att det ska mynna ut i fullskalig industriell produktion av urea 2030. 

Upplägget bygger på att SSAB använder sig av en masugn för att göra stål. Denna teknik ska fasas ut, vilket är vad det välkända projektet Hybrit handlar om. Magnus Lundqvist påpekar dock att det finns många stålverk runtom i världen som inte har samma förutsättning som Sverige att ställa om, och där tekniken kan nyttjas.

 

Fotnot: Yaras anläggning i Köping tillverkade tidgare konstgödsel i form av ammoniumnitrat. Sedan 2006 har den dock ställt om till tillverkning av ammmoniumnitrat för sprängmedel.

Johan Kristensson

Mer om: Konstgödsel

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