Gå til hovedinnhold

SINTEF-blogg Gå til forsiden

  • Energi
  • Hav
  • Digital
  • Helse
  • Industri
  • Klima og miljø
  • Bygg
  • Samfunn
Aktuelt
  • COP29
  • EN
  • NO
Energi

Resirkulering av avgass i silisiumproduksjon

Produksjon av silisium innebærer utslipp av CO2, i størrelsesorden 5 tonn CO2 for hvert tonn silisium. Karbonfangst kan være en mulig løsning for å fjerne dette utslippet, men CO2-konsentrasjonen i avgassen fra ovnene er ofte for lav for kostnadseffektiv CO2 fangst.

En operatør tapper flytende silisium fra en ovn
Operatører fra Elkem Thamshavn stod for tapping av flytende silisium fra ovnen. Foto: V.Andersen
Forfattere
Ingeborg Solheim
Forsker
Ragnhild Jensen
Vegar Andersen
Publisert: 26. mai 2021 | Sist redigert: 6. des 2024
4 min. lesing
Kommentarer (7)

En mulig løsning for å redusere fangstkostnaden er å øke CO2-konsentrasjonen ved å resirkulere avgassen. Dette har silisiumsprodusenten Elkem testet i et pilotprosjekt sammen med NTNU og SINTEF.

Illustrasjon av hvordan resirkulering av avgass kan utføres for silisiumprosessen.
Illustrasjon som viser hvordan resirkulering av avgass kan utføres for silisiumprosessen. Illustrasjon modifisert og hentet fra A. Schei, J. K. Tuset, and H. Tveit, Production of high silicon alloys. Trondheim: TAPIR, 1998

Ambisjoner om karbonnøytral produksjon

Produksjon av silisium er en viktig industri for Norge. Silisium brukes i elektronikk, solceller, silikon og som legeringselement i støperilegeringer. Produksjon av silisium skjer gjennom karbotermisk reduksjon av kvarts og innebærer er relativt stort utslipp av CO2.

Elkem jobber for å oppnå karbonnøytral metallproduksjon og er i gang med flere initiativ for å redusere det klimamessige fotavtrykket. Energigjenvinning, økt bruk av biokarbon-materialer og forbedret materialutbytte inngår i dette arbeidet.

I tillegg til disse tiltakene er det nødvendig å finne løsninger knyttet til fangst av CO2 fra smelteovnene. Elkem har gjennomført en innledende karbonfangststudie støttet av CLIMIT-programmet. Det er studert to ulike fangstteknologier, i samarbeid med henholdsvis Aker Carbon Capture og Saipem, og hvor Norsk Energi har bidratt til å vurdere optimale løsninger for energitilførsel og -gjenvinning. En av utfordringene ved karbonfangst fra smelteovner er at CO2-konsentrasjon i avgassen er lav, typisk et par prosent, noe som gjør etablering av et integrert karbonfangstanlegg mer kostbart og teknisk utfordrende.

Innblikk i prosessen. Prosessgass forbrenner over råmaterialene i kontakt med luft og resirkulert avgass. Foto: V. Andersen

Som et mulig tiltak for å øke CO2 konsentrasjon i avgassen undersøker Elkem –sammen med fagmiljøet ved NTNU og SINTEF –resirkulering av avgass som en mulig prosessforbedring . Ved å erstatte deler av friskluften som normalt tilføres ovn med resirkulert avgass, renset for støv og kjølt ned, vil man øke CO2 konsentrasjonen i avgassen. Dette er en kjent teknologi for NOx reduksjon i forbrenningsanlegg, men metoden har ikke vært testet i praksis for silisiumsmelteovner.

Pilotforsøket

For å kartlegge effektene på ovnsprosessen av en slik resirkulering ble det gjennomført et Pilot-skala forsøk med resirkulering av avgass ved NTNU og SINTEFs pilotlaboratorier på Gløshaugen i Trondheim. Her ble det bygd opp et unikt resirkuleringsanlegg rundt en eksisterende 160 kW en-fase smelteovn. For å få mest mulig informasjon om effekten av resirkuleringsforsøket ble ovnen satt opp med en rekke instrumenter og analyseutstyr, for blant annet å hente ut kunnskap knyttet påvirkning på andre produkter og utslipp fra ovnen.

Både avgassen og forbrenningslufta ble analysert ved hjelp av to gasskromatografer, FTIR-målinger og LaserGas II instrumenter fra NEO Monitors AS.
Både avgassen og forbrenningslufta ble analysert ved hjelp av to gasskromatografer, FTIR-målinger og LaserGas II instrumenter fra NEO Monitors AS. Foto: V. Andersen

Pilotforsøket lot seg gjennomføre gjennom et bredt og meget godt samarbeid mellom Elkem prosjektene Elkem CCS, Elkem Sinoco2, samt FME HighEff, og SFI metal Production. Gjennom en 80 timer lang forsøkskjøring ble forskjellige resirkuleringsgrader testet og kartlagt. Elkem stilte med dyktige driftsoperatører fra Elkem Thamshavn samt råmaterialer, og SINTEF og NTNU med styring av ovn og måling av avgasser. Ved økende andel resirkulering ble det oppnådd CO2-konsentrasjoner over 20 %. Det ble også observert en lavere NOx produksjon ved økende andel resirkulering.

Mye dataanalyse gjenstår for å tolke resultatene, men forsøkene viser at resirkulering er et tiltak med stort potensiale for å redusere NOx-utslipp og gjøre CO2-fangst lettere for Si-prosessen. Den unike infrastrukturen som er bygget opp i Trondheim vil være verdifull også for kommende forsøk og prosjekter som har til hensikt å bidra til bærekraftig metallproduksjon i Norge og globalt.

Kommentarer

Staffan Rahmn sier:
2. juni 2021, kl. 10:05

Hi Vegar,
Very interesting work!
Is it possible to have more detailed Information?

Svar
Vegar Andersen sier:
4. juni 2021, kl. 08:53

Thanks Staffan! Yes, send me a mail and I can send you a more detailed presentation.

Svar
Vegar Andersen sier:
31. mai 2021, kl. 14:51

Hey Richard! Thanks!

Sorry, I do not have the article in English, but I’ll send you an presentation describing the experiments.

Svar
Richard Surprenant sier:
28. mai 2021, kl. 15:41

Hi Om Vegar,

Great article about the production improvements at Elkem. Do you have this article in English?

Svar

Legg igjen en kommentar Avbryt svar

Din e-postadresse vil ikke bli publisert. Obligatoriske felt er merket med *

Mer om Energi

Hvordan kan energikartlegging bli en gullgruve for din bedrift?

Author Image
Author Image
Author Image
3 forfattere

Er straumnettet fullt og speler Gud med terningar?

Author Image
Author Image
Author Image
3 forfattere
Et koblingsanlegg består av en rekke enkeltkomponenter installert nørt hverandre og forbundet sammen med kobber eller aluminiumsledere. Forskjellige typer komponenter (effektbrytere, sikringer, lastbryter og skillebrytere) anvendes til å endre nettet og /eller koble bort feil. Koblingsanlegg for de høyeste spenningene (145-420kV) forbinder typisk 3-10 kraftlinjer og transformatorer. I Norge finnes det i dag noen hunder koblingsanlegg på disse spenningene. Slike anlegg kan være luftisolerte eller SF6-isolerte (SF6-anlegg). Brukergruppen har registrert 159 slike anlegg blant sine medlemmer. På bildene er det eksempler på to slike SF6-anlegg, hvor alle komponenter er innelukket i gassrom. Dette gjør at SF6-anlegg tar vesentlig mindre plass enn luftisolerte anlegg og egner seg på steder med begrenset plass, typisk i byer og tettsteder.

Gassregnskap 2024

Maren Istad
Maren Istad
Forsker

Teknologi for et bedre samfunn

  • Om denne bloggen
  • Slik skriver du en forskningsblogg
  • Tema og samlinger
  • Meld deg på nyhetsbrev
  • Podcast: Smart forklart
  • Forskningsnytt: Gemini.no
  • Facebook
  • LinkedIn
  • Instagram
Gå til SINTEF.no
SINTEF logo
© 2025 Stiftelsen SINTEF
Redaktører Personvern i SINTEF Pressekontakter Nettside av Headspin