Storutsläpparnas hopp: El-ugnar – som dröjer

2021-10-20 06:00  

Industrin hoppas att eldrivna ugnar ska minska koldioxidutsläppen från tillverkningen. Enligt Cementa ligger en sådan lösning minst tio år in i framtiden. Men nu har nya kliv tagits i ett finskt försök.

Svenska Cementa är ett företag som hoppas kunna minska sina utsläpp genom att elektrifiera sina ugnar. Thomas Lind, chef för affärsområdet cement på Heidelbergcement, där Cementa ingår, ser det som framtiden.

– På sikt kommer vi att hitta den typen av lösningar. I dag är detta på forskningsstadiet, säger han i det senaste avsnittet av Ny Tekniks podd Allt du behöver veta om ny teknik.

Vid cementtillverkning måste kalksten, kalciumkarbonat, brännas i temperaturer omkring 1 450 grader Celsius. I dag är det olika typer av bränslen, till exempel kol eller avfall, som används för att värma ugnarna.

Cementindustrin är en stor miljöbov och ungefär en tredjedel av cementindustrins koldioxidutsläpp kommer från uppvärmning av ugnar. Det finns alltså en hel del att vinna på att värma ugnarna med fossilfri el i stället.

”Resultatet hittills har varit väldigt positivt”

Men det är svårt att överföra så hög värme som 1 450 grader Celsius till kalkstenspulvret i ugnarna. I en förstudie för ett par år sedan landade Cementa i att plasmageneratorer var den mest lovande tekniken.

Elektrifierade cementugnar i stor skala tror Thomas Lind ligger långt fram i tiden.

– Jag tror mer än tio år, kanske uppåt 20 år, säger han.

Men i Finland har redan praktiska tester genomförts med en eluppvärmd roterugn. Inom projektet Decarbonate har det finska forskningsinstitutet VTT ihop med flera företag konstruerat en tolv meter lång eldriven roterugn där pulvriserad kalksten har värmts till över 1 000 grader Celsius.

Hittills har den testats i två separata omgångar om ett par dagar vardera.

– De första testerna gjordes för att utvärdera ugnen, inte för att producera särskilda produkter. Så vi har begränsade erfarenheter än så länge, men resultatet hittills har varit väldigt positivt, säger Eemeli Tsupari, projektledare på VTT, till Ny Teknik.

”Värmeöverföringen i ugnen är helt annorlunda”

I ugnen omvandlas kalksten, alltså kalciumkarbonat, till kalciumoxid och koldioxid. Genom att fånga in och lagra den koldioxid som bildas via CCS, Carbon Capture and Storage, skulle en klimatneutral industri kunna skapas.

Kalciumoxid. Foto: VTT

En fördel i en eluppvärmd ugn är att koldioxiden inte blandas med rökgaser från förbränning. Koldioxiden blir ren och koncentrerad, vilket underlättar lagring.

– I de första testerna fick vi en hög koldioxidkoncentration, över 90 procent, och en solid produkt i form av kalciumoxid. Den är inte perfekt, men tillräckligt bra för att vi ska fortsätta, säger Eemeli Tsupari.

På vilket sätt är produkten inte perfekt?

– Den viktigaste indikationen är omfattningen av kalcinering, alltså hur mycket kalciumoxid vi får ut från kalciumkarbonaten vi stoppar in. Vi har fortfarande för mycket kalciumkarbonat kvar i vår produkt, även om det mesta har kalcinerats, säger han.

Beror det på eluppvärmningen?

– Ja, värmeöverföringen i ugnen är helt annorlunda jämfört med bränsledrivna ugnar eftersom man inte har en eldflamma längre. Flamman är väldigt het och slutför produkten. Vi måste se till att få tillräckligt bra värmeöverföring från ugn till kalk, säger Eemeli Tsupari.

”Skulle kunna fungera som prekalcinering”

Testugnen har byggts av stål och väggarna är täckta av flera lager isolering. Företaget som har konstruerat den, Kumera, vill dock inte avslöja hur själva värmeöverföringen går till.

För närvarande står testugnen i en fraktcontainer för att den ska vara hyfsat lätt att transportera. Än så länge bedrivs experimenten i VTT:s anläggning i Jyväskylä i mellersta Finland.

Även Eemeli Tsupari tror att det dröjer ungefär tio år innan eldrivna ugnar kan finnas i stor skala i Europa.

– Om några år hoppas jag att vi har ett stort demonstrationsprojekt någonstans. Efter det kan det förhoppningsvis skapas flera anläggningar på olika platser. Men vi kommer att behöva enorma mängder el. Och eftersom eldrivna bilar och vätgasbaserad stålproduktion också är på gång måste elproduktionen öka kraftigt, säger han.

Eemeli Tsupari. Foto: VTT

I cementindustrin krävs temperaturer runt 1 450 grader Celsius för att bränna kalksten till klinker. Men i Decarbonate-projektet siktar man inte på att komma över 1 000 grader Celsius.

– I cementtillverkning skulle vår ugn kunna fungera som prekalcinering, så att den slutliga produkten sedan görs med flamma eller med plasma i framtiden, säger Eemeli Tsupari.

”Om råmaterialet inte fastnar är det perfekta nyheter”

Han ser fyra industrier som kan ha glädje av ugnar liknande den som nu har testats: Cementindustrin, kalkindustrin, stålindustrin och pappersmassaindustrin.

I stålindustrin behövs kalciumoxid som tillsats till smältan i ljusbågsugnen när fossilfritt stål ska tillverkas och i pappersmassaindustrin värms en biprodukt som kallas mesa upp för att kalcium ska kunna återföras i processen.

Under det kommande halvåret ska deltagarna i Decarbonate undersöka vilken produkt som passar bäst för den eldrivna testugnen.

– Vid förbränning av mesa kan vi få problem med att råmaterialet fastnar på insidan av ugnens väggar. Då kan det fungera som isolering så att uppvärmningen går långsammare. Men om det inte fastnar är det perfekta nyheter, säger Eemeli Tsupari.

Linda Nohrstedt

Mer om: Cement Industri

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