0
Hopp til hovedinnhold

Erstatter forurensende koks med fornybart lokalt trekull

Fornybart lokalt trekull kan erstatte fossilt kull og redusere CO2-utslippene fra norsk metallurgisk industri betydelig, viser en ny doktorgradsavhandling fra Universitetet i Agder.

Gerrit Ralf Surup med trekull i hånden, foto
RENT KULL: Stipendiat Gerrit Ralf Surup viser frem trekull produsert i laboratorier ved Universitetet i Agder med samme egenskaper som fossilt kull. – Lokalt produsert fornybart trekull kan redusere CO2-utslipp fra prosessindustrien betydelig, sier han.

- Teknologien som er utviklet kan skreddersy egenskapene til fornybart trekull slik at det ligner fossilt koks og kull.  På den måten kan en erstatte mer fossilt kull med fornybar trekull i prosessindustrien uten at det går ut over produktkvaliteten, sier professor Henrik Kofoed Nielsen ved UiAs institutt for ingeniørvitenskap i Grimstad.

Professoren har vært hovedveileder for doktogradsstipendiat Gerrit Ralf Surup, som leverte sin avhandling om bruk av nettopp fornybar trekull i metallurgisk industri tildigere i sommer, og som har utviklet den nye teknologien. Arbeidet har pågått over tre år i samarbeid med industriklyngen Eyde og metallurgiske bedrifter i Agder, og har inngått i UiAs forskerutdanning i fornybar energi.

Skreddersyr kullets egenskaper

– Prosessindustrien bruker store mengder kull i sine prosesser for å lage metaller. Hoveddelen i arbeidet derfor har bestått i å utføre eksperimentelle undersøkelser for å se hvordan en kan endre trekullets egenskaper slik at det ligner mest mulig på fossilt kull og koks og dermed kan erstatte det i ulike metallurgiske prosesser, forteller Gerrit Ralf Surup.

Forskningen som er gjennomført i Grimstad omfattet blant annet driftsparametere som primær varmebehandling (500 til 1300°C), sekundær varmebehandling (700 til 2800°C) og kondisjonering av bioolje. Ved å endre parameterne, endres også kvaliteten og egenskapene til trekullet. Prosessen kan styres, og trekullet kan dermed skreddersys til ønsket prosess.

Gerrit og Nielsen, foto

STORT: – Potensialet for å gjøre norsk metallurgisk industri mer miljøvennlig er stort, sier professor og hovedveileder Henrik Kofoed Nielsen (t.v.). Her viser han og Gerrit Ralf Surup fram både trekull og bioolje, utvunnet av flis Sammen med sammen med biogass er dette produkter av teknologien som er forsket på gjennom doktorgradsarbeidet som er gjennomført i Grimstad.

Følges nøye av Eyde-bedriftene

 

Prosessindustrien i Ager har fulgt doktorgradsarbeidet til Gerrit Ralf Surup Tett. Forskingen hans inngikk i det forskningsrådsfinansierte prosjektet Eyde biokarbon, som ble avsluttet i fjor. I dette så bedriftene nærmere på hva som må til for at de skal kunne møte et grønt skifte.

- Forskningen som er gjort på UiA er veldig relevant nettopp med tanke på den miljøomstillingen prosessindustrien må gjennom. Omstilling betyr endringer i omfattende etablerte prosesser, og dersom fornybart lokalt trekull kan bidra til dette på en god måte, er det selvsagt svært spennende, sier leder Lars Petter Maltby i Eyde Innovasjonssenter.

Stort potensiale

Dersom den nye teknologien tas i bruk i Norge, er potensialet stort. Industrien stå i alt for over 22 prosent av all CO2-utslipp i Norge, der utslipp fra kull og kull brukt i prosessindustrien utgjør en vesentlig andel.

– Bedrifter på Agder som Fiven Norge, Eramet og Elkem misliker at de i dag må bruke koks i produksjonen sin, og er på jakt etter erstatningsstoffer som er fornybare, sier Henrik Kofoed Nielsen.

– Bedriftene har ikke lyst til å lage et «grønt» produkt ved hjelp av en «uren» råvare. Derfor forsøker de å erstatte noe av koksen med fornybart trekull, forklarer han.

Blant andre bruker Elkem AS i Kristiansand allerede i dag en del fornybart trekull i stedet for koks i produksjonen sin. Elkems uttalte mål er at dette skal være mulig å øke til 40 prosent om få år.

Ambisiøse mål

Et slikt mål er imidlertid ambisiøst. Dersom prosessindustrien i Agder og Telemark skal oppnå 40 prosent innblanding av biokarbon tilsvarer dette ca. 60 000 tonn biokarbon laget av ca. 600 000 kubikkmeter trevirke. Selv om det også vil kunne tas ut ca. 180 000 tonn bioolje og biogass gjennom produksjonsprosessen, er dette mye. Agder og Telemark avvikler i dag ca. 1 540 000 kubikkmeter trevirke i året, ifølge NIBIO – Norsk institutt for bioøkonomi.

I tillegg vil prisen være en utfordring. Petroleumsbasert koks er billig, nesten fire ganger så billig som trekull.

– Trekull oppfyller imidlertid mange ønskemål. Først og fremst bidrar det til at den metallurgiske industrien i Norge kan bli mer miljøvennlig. Videre får man ut verdifulle biprodukter som bioolje og biogass. Og ikke minst er det en kortreist prosess her i Norge hvor vi har mye trevirke. Det er slikt sett også positivt for skogbruksnæringen. Samlet sett et er det derfor et veldig spennende produkt, som vi nå har lært å temme slik at vi kan skreddersy bruken av det, sier professor Henrik Kofoed Nielsen.

Kamp om skogens ressurser

Også på andre områder enn i prosessindustrien kan trekull, eller biokull, gi store miljøgevinster. Ett eksempel er innen landbruket. Når gamle planterester, trær og biomasse råtner, gir de store mengder CO2. Ved i stedet å lage biokull av disse, reduserer en derfor klimagassutslippene. Også gress og andre vekster gror bedre i dårlig jord, når en pløyer biokull ned i jorden. Og på en gård kan bi-produkter som bioolje og biogass ideelt sett brukes til maskiner og utstyr i stedet for petroleumsbasert diesel og olje.

– På mange måter er vi helt i starten av forskningen på hva vi kan bruke våre skoger til i et miljøforbedrende perspektiv, med utgangspunkt i biokull, bioolje og biogass. Personlig tror jeg derfor det vil bli en kamp om disse ressursene i fremtiden. Forskningen har begynt i verden rundt oss og her på UiA, og vi ser allerede nå gode resultater. Som for eksempel doktorgradsprosjektet til Gerrit Ralf Surup, sier Henrik Kofoed Nielsen.

Fortsetter forskningen

På Universitetet i Agder fortsetter nå forskningen på hvordan trekull kan gjøre metallurgisk industri mer miljøvennlig. Gjennom en stipendiatstilling arbeides det nå med pelletering av trekull sammen med bioolje,  som forbedrer prosessene som skjer i selve smelteverksovnene. Arbeidet foregår i samarbeid med Eyde-bedriftene på Sørlandet.

Også Gerrit Ralf Surup fortsetter sitt arbeid. Men ikke på UiA. Etter endt disputas og avslutning av arbeidet i Grimstad, går han nå videre til en post-doktorstilling på NTNU i Trondheim.

– Det blir trist å forlate Grimstad og det gode forskningsmiljøet på miljøvennlige prosesser på UiA. Men jeg har hatt det fint her, og interessen for forskningsfeltet mitt har blitt vesentlig styrket de tre årene jeg har vært her. De er jeg takknemlig for, og det tar jeg med meg videre, sier han.

Slik lages trekull

Trekull produseres normalt ved pyrolyse, dvs. oppvarming av biomasse uten tilgang på luft.

Gjennom dette produseres det trekull, pyrolyseolje (bioolje) og pyrolysegass (biogass) som for eksempel kan brennes og omdannes til elektrisitet, eller omdannes til syntetisk biodrivstoff.

  • Pyrolyse skjer ved 300-700 grader Celsius.
  • Biomasse uten vann består stort sett av 50 % karbon, 44% oksygen og 6% hydrogen.
  • Man får normalt fra 5% til 50% trekull ut av tørrstoffet.
  • Utbyttet av trekull går ned når temperaturen går opp.
  • Karbon kan også fremstilles ved hydrotermisk karbonisering av fuktig tre og avfall.

Send studiet på mail