Unika anläggningen för stål utan kol – 3 frågor den ska besvara

2018-06-20 17:15  

Omställningen till fossilfri ståltillverkning är igång. Under onsdagen togs i Luleå det första spadtaget till pilotanläggningen som ska ge svar på tre viktiga tekniska frågor.

Både industrin och regeringen lägger stor vikt vid satsningen på pilotanläggningen. Förutom vd:arna för SSAB, LKAB och Vattenfall, bolagen som driver projektet, var även statsminister Stefan Löfven och vice statsminister Isabella Lövin närvarande vid det första spadtaget i Luleå.

Pilotanläggningen byggs strax söder om SSAB:s stålverk. Passande nog togs därför det första symboliska spadtaget med spadar från SSAB:s höghållfasta slitstål.

– Det var fantastiskt kul. Det känns verkligen som en milstolpe att dra igång den här omställningen mot fossilfrihet. Det börjar nu, säger Mårten Görnerup, vd för utvecklingsbolaget Hybrit, som har bildats gemensamt av de tre initiativbolagen.

Syftet med Hybrit är att undersöka möjligheterna för att ställa om järn- och stålindustrin till en fossilfri produktion. Planen är att använda vätgas i stället för kol och koks för att dela upp järnmalmen i järn och syre. Då slipper man de stora koldioxidutsläpp som skapas från masugnarna i dag.

”Blir det degradering av kapaciteten?”

Men att använda enbart vätgas i processen, så kallad direktreduktion, är något som endast har undersökts i småskaliga experiment. Därför vill bolagen i Hybrit testa metoden i pilotskala, i den nya anläggningen som nu börjar byggas i Luleå.

– I pilotanläggningen kommer vi att försöka få igång en process som kan drivas kontinuerligt i flera veckor. Det har aldrig gjorts tidigare. Det är en enorm utvecklingsfas, säger Martin Pei, SSAB:s tekniske chef.

Målsättningen är att pilotanläggningen ska kunna producera ett ton järn genom direktreduktion per timme, dygnet runt, flera veckor i stöten.

Anläggningen ska ge svar på tre viktiga tekniska frågor:

1. Hur ska värme tillföras i processen?

Med enbart vätgas krävs mer värmetillförsel än när man använder kol i en masugn. Planen är att värma vätgasen som återcirkuleras i schaktugnen, där direktreduktionen äger rum. Men exakt hur värmen ska alstras är än så länge oklart.

– Man kan tänka sig flera varianter och vi har tagit höjd för det när vi har planerat anläggningen. Huvudalternativen är el eller förbränning av vätgas, säger Mårten Görnerup.

2. Vad händer i schaktugnen?

När syret har reducerats från järnmalmen bildas små porösa järnkulor, så kallad järnsvamp. De ska röra sig neråt i ugnen men kan börja klibba ihop med varandra eller drabbas av utväxter som hindrar förflyttningen och stör driften.

– Vi måste vara säkra på hur materialet uppför sig så att vi kan designa en industriell anläggning som kan hantera problemen, säger Mårten Görnerup.

3. Hur är prestandan i elektrolysörer?

Vätgasen till direktreduktionen ska tillverkas genom att vatten spjälkas i elektrolys.

– Vi vill studera hur prestandan i elektrolysörer står sig över tid. Blir den någon degradering av kapaciteten, eller kräver de mycket underhåll, och hur mycket vätgas får man ut per kilowattimme el, berättar Mårten Görnerup.

”Har några potentiella lösningar”

I ett senare skede planeras inom Hybritprojektet även ett vätgaslager för förvaring av den gas som tillverkas. Den troligaste lagerlösningen är trycksatta bergrum, som innebär att ett cylinderformat utrymme i berget kläs med ett invändigt tätskikt, sannolikt av metall.

Just nu letar man inom projektet efter en lämplig plats för lagret. SSAB:s industriområde är inte helt idealiskt eftersom det är förhållandevis långt ner till berget, ett tiotal meter.

Vid sidan av verksamheten i pilotanläggningen ska även forskningsinstitutet Swerea Mefos studera hur det fungerar att smälta det direktreducerade järnet, som inte innehåller något kol, i en ljusbågsugn inför framställningen av stål.

När vanligt järn smälts i en ljusbågsugn ombildas kolet i järnet till koldioxid och kolmonoxid, som i sin tur bidrar till att vissa föroreningar sköljs ut.

– Man brukar säga att slaggen skummar, det innebär att slaggen lägger sig som ett täcke ovanpå, vilket är jätteviktigt för att behålla värmen. Men vi har några potentiella lösningar som vi ska testa i stället, säger Mårten Görnerup.

Hybritprojektet kräver flera tekniksprång

Pilotverksamheten i Luleå kommer att bli unik på flera sätt. Förut att testa direktreduktion med enbart vätgas kommer vätgastillverkningen sannolikt att bli störst i världen. Lagret som planeras för vätgasen blir troligen också unikt i sitt slag.

Omställningen till fossilfri stålproduktion kräver stora mängder elektricitet. Om alla svenska masugnar ska byta till direktreduktion med vätgas behövs totalt omkring 15 TWh el per år. SSAB:s teknikchef Martin Pei har därför tidigare konstaterat att elnätet kommer att behöva byggas ut.

Totalt kostar pilotanläggningen 1,4 miljarder kronor, vilket finansieras av SSAB, LKAB, Vattenfall och Energimyndigheten.

Målsättningen är att ha en industriell process klar till 2035. Enligt initiativtagarna har Hybritprojektet potential att minska Sveriges totala koldioxidutsläpp med tio procent.

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.

Här är reglerna för kommentarerna på NyTeknik

  Kommentarer

Dagens viktigaste nyheter

Aktuellt inom

Debatt