Plasmateknik kan få ner Cementas utsläpp

2019-04-26 06:00  

Med plasmateknik hoppas Cementa kunna minska sina koldioxidutsläpp med en tredjedel. Bolaget skissar på hur pilottester kan genomföras. Men elförbindelsen till Gotland räcker inte för bolagets omställning.

Cementtillverkning är en stor miljöbov. Den svenska tillverkaren Cementa släpper ut ungefär 2,5 miljoner ton koldioxid varje år, vilket motsvarar fem procent av Sveriges totala utsläpp.

Av Cementas utsläpp kommer två tredjedelar från kalkstenen som utgör råvaran. Den sista tredjedelen, ungefär 830 000 ton, kommer från bränslet som används för att värma ugnarna. I dagsläget består bränslet av kol samt industriavfall som plast, trä och gummidäck.

Bolaget har som mål att tillverkningen ska vara fossilfri år 2030. För att det ska vara möjligt krävs omställningar i flera steg.

Steg 1: Elektrifiering av ugnar

För att minska utsläppen från ugnarna har Cementa slagit sig ihop med Vattenfall i ett samarbete som kallas Cem Zero. Syftet är att identifiera hur el skulle kunna användas för att värma ugnarna.

I en förstudie har bolagen gått igenom existerande tekniker för att elektrifiera ugnarna. Plasmateknik bedöms som mest lovande.

Plasmageneratorer fungerar genom att en ljusbåge bildas mellan två elektroder. Ljusbågen värmer upp den gas som är värmebärare så att den når plasmatillstånd, det vill säga när elektronerna rör sig fritt från atomkärnan.

Cementa har testat att använda en plasmagenerator om 300 kW på en roterugn, en långsmal ugn som snurrar sakta och som används för att tillverka cementklinker. Resultatet blev mycket bra.

– Vi fick jättefina resultat på de olika mineral som bildades. Det var väldigt likt den cementklinker vi tillverkar i vår ordinarie verksamhet, säger Bodil Wilhelmsson, projektledare för Cem Zero.

Läs mer: De släppte ut mest i svensk industri 2018

I kartläggningen har bolagen inte kunnat hitta några större plasmageneratorer än 7 MW på marknaden. Men rapportförfattarna konstaterar att det går att använda flera generatorer parallellt med varandra.

Ytterligare pilotförsök måste dock göras för att verifiera uppvärmningsmetoden med plasmageneratorer för just kalksten. Bolagen skissar just nu på hur sådana kan göras. Kanske kan en mindre roterugn i Slite användas för ändamålet.

Inköp och installation av en plasmagenerator beräknas kosta minst 15 miljoner kronor. Men några investeringsbeslut är ännu inte fattade.

– Förstudien visar att det är möjligt att elektrifiera ugnarna, men vi har ännu inte bestämt oss för att det är den vägen vi ska gå, säger Bodil Wilhelmsson.

Steg 2: Mer forskning

Cementa vill också dra igång mer forskning om hur cementklinkern påverkas av miljön i roterugnen när inga rökgaser bildas från förbränning av bränsle. Då kommer miljön i stället bli mycket rik på koldioxid och frågan är om det kan få någon inverkan på slutproduktens kvalitet. Dessutom vill bolaget undersöka närmare hur värmeöverföringen fungerar inuti ugnen med plasmateknik. Statliga pengar har sökts från Industriklivet för att kunna genomföra sådana studier.

Men bolagen är inte fastlåsta vid just plasmateknik. Även förbränning med vätgas bedöms som intressant. De enda tekniker som har sorterats bort under arbetet med förstudien är induktion och i viss mån mikrovågor.

– Vi har letat där det finns en vettig och enkel väg framåt. Mikrovågor kan vara intressant men mikrovågsgeneratorerna kräver mycket utveckling, till exempel på kylsidan, säger Bodil Wilhelmsson.

Steg 3: Elbehovet ökar

I förstudien har bolagen även gått igenom hur en elektrifiering av ugnarna i Cementas fabrik i Slite skulle påverka elsystemet på Gotland. Fabrikens effektbehov skulle öka med 260 MW och energibehovet skulle öka med 2 TWh per år. Slutsatsen är att elektrifiering skulle passa väl ihop med planerna på en utbyggnad av vindkraften på ön. Med eldrivna ugnar skulle behovet av att exportera överskott av vindel till fastlandet minska.

Men slutsatsen är också att dagens elförbindelse till fastlandet inte skulle räcka till. Även om utbyggnaden av vindkraft på Gotland förverkligas skulle importbehovet av el till ön att öka till som mest 400 MW, enligt bolagens simuleringar. Så stor effektimport är inte möjligt med dagens förbindelse, som har en överföringskapacitet om 260 MW.

Steg 4: Avskiljning av koldioxid krävs

Det största hindret för Cementas mål om fossilfrihet 2030 finns i själva råvaran, kalkstenen, som bland annat består av kol. Därför bedömer bolaget att avskiljning av koldioxid kommer att behövas. Då kan växthusgasen antingen lagras i berggrunden eller komma till ny användning, så kallad CCS eller CCU.

Och Cementa räknar med att det blir enklare att avskilja koldioxiden när ugnarna har elektrifierats. Dels blir den totala volymen rökgaser mindre, dels blir växthusgasen mer koncentrerad.

Men kanske kan det bli ännu enklare tack vare en helt ny teknik. En pilotanläggning som byggs i Lixhe i Belgien, på Cementas ägarbolag Heidelberg Cements område, ska testa så kallad direktseparation för att fånga in koldioxid.

Tekniken har utvecklats i Australien där den har använts för att separera ut koldioxid i processen när magnesiumkarbonat omvandlas till magnesiumoxid. I pulverform förs materialet in från ovansidan i ett stort och högt rör, som värms från utsidan. Koldioxiden strömmar då uppåt och materialet faller neråt. På så sätt blir det enkelt att rena ut den koldioxid som finns bundet i materialet.

Läs mer: Svenska ”tortyrmetoden” kan missgynna klimatvänligare cement

I Belgien ska EU-projektet Leilac testa metoden i högre temperatur och med kalksten som råvara.

– Det är ett spännande sätt att fånga in koldioxid från råmaterialet. Men tekniken är framtagen på ett annat material så först måste vi se att det fungerar på vårt material, säger Bodil Wilhelmsson.

I Leilac-projektet ska värmningen ske med naturgas. Om försöket blir lyckosamt och Cementa bestämmer sig för att använda metoden blir det i stället el som används, sannolikt genom vanliga elelement som fästs utanpå röret.

Cementa

Cementa är den enda cementtillverkaren i Sverige.

Tillverkning har pågått på tre orter: Slite på Gotland, Skövde i Västergötland och Degerhamn på Öland. Men nu ska produktionen avvecklas i Degerhamn.

Bolaget har cirka 425 medarbetare och omsätter omkring två miljarder kronor per år.

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