Så lång är vägen till fossilfritt stål

2019-04-11 06:00  
Masugn 4 i Oxelösund tappas på råjärn. Masugnstekniken har varit grunden i svensk järn- och stålframställning i nära tusen år. Nu ska den ersättas av annan teknik.Foto: Nicklas Thegerström Foto: Nicklas Thegerström

Stålindustrin satsar mot fossilfri tillverkning 2035. Men det är väldigt många steg som måste klaffa på vägen dit.

Masugnarna har varit grunden i svensk järn- och stålframställning i nära tusen år. Men nu siktar jättebolagen SSAB, LKAB och Vattenfall på ett gigantiskt tekniksprång.

De samarbetar i projektet Hybrit för att verifiera en produktionsmetod som har potentialen att sänka Sveriges utsläpp med 10 procent. Projektet har ett starkt politiskt stöd och lyfts fram som en av Sveriges viktigaste industriambitioner.

Det handlar om att använda vätgas i stället för kol och koks för att separera järnmalm i järn och syre i så kallad direktreduktion. I stället för koldioxid blir restprodukten då vatten.

Läs mer: Ståljätten rustar sig för en fossilfri framtid

Metoden har endast testats i mindre laboratorieexperiment och nu byggs en ny anläggning i Luleå som ska visa att det fungerar även i pilotskala. Den ska kunna producera ett ton järn per timme.

Om det blir lyckosamt väntar nästa steg, när processen ska provas i en demonstrationsanläggning. Var den ska ligga är ännu inte klart.

Men satsningen rymmer flera tekniska utmaningar:

1. El

Tanken är att vätgas ska framställas genom att elektrolysörer spjälkar vatten till syrgas och vätgas med hjälp av förnybar el. Det kräver stor tillgång till el. 15 TWh kommer att behövas per år om hela Sveriges stålproduktion ska ställa om, enligt Hybritprojektets beräkningar. Det motsvarar en tiondel av Sveriges nuvarande elproduktion.

2. Värme i schaktugnen

Pilotanläggningen i Luleå ska ge svar på hur flera tekniska utmaningar ska tacklas. I en schaktugn där endast vätgas används för direktreduktion behöver mer värme tillföras än när man reducerar järnmalm med kol i en masugn. Planen är att vätgas som återcirkuleras i schaktugnen ska värmas. Men hur det ska gå till är inte klart.

3. Klibbande järnsvamp

En annan svårighet blir att se till att järnsvampen som bildas i schaktugnen inte klibbar ihop. När järnmalmen direktreduceras ska järnsvampen sakta förflytta sig neråt. Den rörelsen hindras om järnsvampen bildar klumpar.

4. Järnsvampens kvalitet

Men kanske kommer den största utmaningen att handla om kvaliteten på järnsvampen. Den måste vara så ren som möjligt för att inte försämra den slutliga stålprodukten. Om den innehåller för höga halter av fosfor eller kisel måste efterföljande processteg läggas till för att få bort ämnena.

Det kan också hända att en del av vätet från vätgasen följer med i järnsvampen. I så fall riskerar slutprodukten att bli ett sprödare stål. Då måste även väte raffineras ut i efterföljande steg.

5. Skyddande slagg

Om reduktionen i schaktugnen visar sig fungera väntar nästa fas, när järnsvampen ska smältas. I direktreduktion används lägre temperatur än i masugnar och järnsvampen som bildas är hårda och porösa kulor av järn. För att de ska kunna bearbetas till stålprodukter måste de först smältas. Det görs i ljusbågsugnar, som vanligen används för att smälta stålskrot.

Men när järnsvampen inte innehåller något kol kan det bli svårare att få ett skyddande täcke av slagg att bildas ovanpå smältan. Täcket behövs för att hindra kväve i luften att reagera med smältan och för att hålla kvar värmen.

En möjlig lösning kan vara att tillsätta biokol i processen. Då kan man dra nytta av kolatomens förmåga att bilda en skyddande slagg men ändå undvika fossilt material.

6. Täthet i vätgaslagret

Om direktreduktion och smältning fungerar som det ska väntar ett annat tekniskt problem. De stora mängder vätgas som kommer att behövas måste förvaras någonstans. Planen är att det ska ske i ett trycksatt bergrum, invändigt klätt med någon sorts tätskikt. Men vätgasmolekylen är mycket liten och kan slinka ut genom ytterst små håligheter. Tätheten kommer därför vara mycket viktig.

Alla dessa svårigheter kan säkert klaras av. Frågan är bara hur dyrt det blir. Hybrits beräkning är att fossilfritt stål blir 20 procent dyrare för kunden. Men om det blir mer än så kan man undra var smärtgränsen går för konsumenterna.

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