Industriell avgass blir verdifull i en sirkulær verden

Ett eksempel på avfall som har svært stort potensial for å kunne gjenbrukes er avgasser fra metallproduserende industrier. Noen ovnsgasser inneholder nemlig karbonmonoxid, CO, som er en svært giftig gass. CO er også brennbar og danner klimagassen CO₂ ved forbrenning. Men CO er også en av de viktigste råvarene for mange av de kjemiske produkter vi bruker i det moderne samfunn; alt fra diesel og plast til kunstgjødsel. Derfor finnes det gode grunner å se nærmere på hvordan denne typen avgass kan renses og tilpasses for bruk i annen industri. I HighEFF har vi gjort akkurat det og det viser seg at det finnes mange flere muligheter for gjenbruk av gassen enn først forventet.

Bakgrunnen for denne utredningen er Parisavtalen, som sier at verden må begrense global oppvarming til under 2 grader Celsius. Norske myndigheter har gjennom stortingsmeldinger som Grønn konkurransekraft utfordret industrien til å finne løsninger for en mer energieffektiv og miljøvennlig norsk industri. Dette er utfordring industrien har tatt på strak arm, og gjennom arenaer som FME HighEFF er norsk industri en sterk pådriver for innovasjon.

Ett skritt i retning mot klimanøytral metallindustri

Se for deg at man i dag produserer metall, får CO gass som på noen verk forbrennes i en fakkel og blir direkte til CO₂ utslipp. Samtidig bruker man karbonholdige stoffer, gjerne fra fossile kilder, som råmateriale eller drivstoff andre plasser. Man har altså to utslippspunkter i samme eller nærliggende anlegg. Om man derimot fanger CO-gassen og bruker den som råstoff eller energikilde vil man redusere til ett utslippspunkt, og dermed redusere energiforbruk og klimagassutslipp.

CO holdig avgass har stort potensial for utnyttelse både internt i industrianlegget og eksternt. Dels har den høy brennverdi, men kanskje enda viktigere er at den kan være en karbonkilde. Mer bærekraftige karbonkilder er spesielt viktige når vi etterstreber å minimere avhengigheten til fossile materialer i framtidens prosesser. Derfor ønsket FFF at en dypere kartlegging av bruksmulighetene for CO-holdig avgass skulle lages innenfor rammen av FME HighEFF.

Samarbeid på tvers av industribransjer

FME HighEFF er et stort konsortium med mange brukerpartnere. Det betyr at vi åpner opp for samarbeid og innovasjonsprosesser som ellers ikke ville vært mulig. I vår kartlegging inviterte vi brukerpartnere i senteret til å komme med forslag til hvordan man kan utnytte CO gassen fra metallindustrien. Det kom veldig mange gode forslag, noen ganske radikale og langt unna å bli implementert i markedet, altså lavt på TRL skalaen, mens andre forslag er så si klare til å tas i bruk, altså høyt på TRL skalaen. (TRL står for Technology Readiness Level og er en skala som viser om en innovasjon ligger nærmere forskningsstadiet eller implementeringsstadiet.)

I arbeidet med kartleggingen valgte vi å også se på hvordan smelteverkenes geografiske plassering ville påvirke mulighetene til gjenbruk av avgassen. Allerede i dag brukes avgassen innenfor et par industriklynger og vi vet at samlokalisering kan fremme industriell gjenvinning og sirkulær økonomi. Samtidig er ikke alle smelteverk lokalisert i klynger og det vil sannsynlig påvirke hvis og hvordan gassen kan brukes. CO gass kan i dag samles opp og lagres i noen monn, men neppe transporteres langt med hensyn til miljø og sikkerhet. Det er veldig mye energi i avgassen, langt mer enn behovet til de små tettsteder hvor mange smelteverk er lokalisert. Derfor ble det viktig å vurdere de forskjellige forslagene ut fra flere perspektiver hvor også betingelsene til ensomliggende smelteverk i lite urbane strøk blir tatt med i betraktningene. Dette viste seg fort å bli en stor utfordring.

Alle smelteverk har sine spesielle forhold og egentlig kan man si at hver ovn på hvert verk er nokså unik. Dermed er det veldig mange faktorer som påvirker potensialet til de forskjellige forslagene og vi fant fort ut at vi ville slite med å gi veldig detaljerte og konkrete anbefalinger. En stor innsikt fra vurderingsarbeidet er viktigheten av avgrensinger. Hvordan alternativene skal vurderes avhenger av hvilke grensedragninger man gjør, og spesielt for klynger er det helt avgjørende. Det som er best for bedriften er ikke nødvendigvis optimalt for klyngen som helhet. Og ser man på hele byen, kommunen eller fylket må man ta inn enda flere faktorer i betraktningen. Resultatet ble en sammenstilling av forslagene hvor de evalueres ut fra teknologisk modenhet, potensial å redusere energibruk og potensial å redusere klimagassutslipp. I tillegg fokuserer rapporten på potensielle barrierer og risikoer.

Eksempler på relativt modne løsninger er elektrisitetsproduksjon og tørking av råmaterialer. Det er alltid behov for elektrisitet på et smelteverk så det alternativet står fortsatt fram som en av de lavest hengende fruktene. Produksjon av hydrogen og syntesegass er noe mindre modent men vurderes som teknisk gjennomførbare muligheter. Lavt på TRL skalaen finnes forslag om å bruke CO for å forbedre og tilpasse alternative råmaterialer slik at de kan brukes i ovnsprosesser i framtiden. Det er for eksempel tetting av porene i biokarbon og forreduksjon av støv, slam og andre metalloksider. Alle tall i rapporten er basert på nokså grove estimat og allmenngyldige antakelser men de gir allikevel anledning å sammenligne forskjellige alternativer på en noenlunde generell basis. Vi i forfatterlaget har så å si tegnet opp et slags mulighetskart og så må hver bedrift vurdere mulighetene ut fra sine egne premisser og framtidsplaner.

Faktaboks

• Rapporten er laget innenfor HighEFF – Centre for an Energy Efficient and Competitive Industry for the Future.
• HighEFF er et forskningssenter for miljøvennlig energi (FME) og finansieres av Forskningsrådet og industrien.
• Senteret skal gå over 8 år (2016 – 2024) og har et budsjett på 42,7 millioner euro.
• HighEFF skal utvikle teknologi og kunnskap for en mer energieffektiv industri. Målsettingen er 30% reduksjon i spesifikt energiforbruk og 20% reduksjon i klimagassutslipp.
• Rapporten er skrevet av Ida T. Kero, Halvor Dalaker, Silje F. -Håkonsen og Roger Khalil. Den kompletteres faglig av masteroppgaven til Mathias G. Gustum, laget under veiledning av Kristian E. Einarsrud, NTNU.