Järn- och stålsektorn står för 2,6 gigaton koldioxidutsläpp årligen, det är 7 procent av de globala utsläppen från energisystemet. Den största andelen utsläpp uppstår när man använder fossilt kol för att reducera järnmalm till järn. Genom att producera biokol i befintliga kraft- och fjärrvärmepannor kan man ersätta det fossila kolet som används i järn- och stålindustrin.
I Sverige finns det idag ingen storskalig produktion av biokol som uppfyller järn- och stålindustrins krav. Men Energimyndigheten beviljade 2022 ett projekt för produktion av biokol som ersättning för fossilt kol vid stål- och järntillverkning. Tanken är att biokol ska kunna produceras i befintliga kraft- och fjärrvärmepannor med fluidiserad bädd.
Det finns ungefär 120 pannor av den typen i Sverige och de lämpar sig särskilt bra för omvandling av biomassa och avfall till biokol.
– Om vi skulle kunna använda en mindre andel av dem till att även producera biokol vid sidan av kraft och värme skulle vi kunna förse stora delar av vår inhemska stål- och järnindustri med ett alternativ till fossilt kol, säger professor David Pallarès på Chalmers som är projektledare.
– På det sättet tar vi vara på redan befintlig infrastruktur, outnyttjad kapacitet och så gör vi dessutom en unik högkvalitativ produkt av vår biomassa.
Principen för att producera biokol är egentligen relativt enkel. Det handlar om att värma upp biomassa, det som blir kvar är biokol, men det är tillämpningen som är komplicerad.
Vi behöver ’skräddarsy’ det biokol vi tar fram så att det liknar egenskaperna hos det fossila kolet."
Stål- och järntillverkning ställer höga krav på biokolet, berättar David Pallarès:
– Vi behöver skräddarsy det biokol vi tar fram så att det liknar egenskaperna hos det fossila kolet som används idag vid järn- och ståltillverkningen. Det finns därmed många frågetecken om hur anläggningen ska drivas för att vi ska kunna få fram de egenskaper vi eftersträvar samt för att separera biokolet från bäddmaterialet. Målet är att ta fram en flexibel process för implementering i stor skala.
Flexibla pannor
Projektet går från labb-skala, via reaktormodellering, till försök i befintliga pannor. Konceptet bygger på att de befintliga pannorna fortsätter att leverera värme/ånga/el men byggs på med en kopplad mindre bädd som producerar biokol.
– Tekniken bygger på det redan befintliga konceptet av en påkopplad flexibel bäddreaktor, men tekniken måste anpassas efter de väldigt speciella förutsättningar vi är ute efter. Hur kan vi utforma den påkopplade bädden så att det fungerar att få fram ett biokol som lämpar sig för järn- och stålindustrins processer? Det ska vara så enkelt som möjligt att byta från fossilt kol till biokol.
Under det år som projektet har pågått har forskningsteamet bland annat jobbat med en lösning för att särskilja biokolet från aska och sand i pannan. Biokolet ligger nämligen inbäddat mellan aska och sand i botten på pannan, berättar David Pallarès.
–Vi har hittat en metod som verkar fungera bra. När man blåser in luft underifrån börjar sanden bubbla och – under rätt förutsättningar – flyter biokolen upp, för biokolet är lättare än sanden.
Om vi får till ett biokol av den här typen blir kostnaderna låga eftersom det kan göras i befintliga pannor med en relativt liten påbyggnad.
Förlängda drifttider
Om forskarna får fram ett biokol med egenskaper som kan fungera, är tanken att biokolet därefter ska testas i produktionsprocesser vid både Höganäs och SSAB.
Det finns flera fördelar för värmeverken om det blir möjligt att producera biokol som är skräddarsytt för stålindustrin. Kraft- och fjärrvärmeverk kan utnyttja mer av pannornas kapacitet i stället för att gå i mellanlast eller stå stilla på sommaren. Då kan anläggningen få förlängd driftstid och last där värmen kan används för att producera biokol istället.
– Om vi får till ett biokol av den här typen blir kostnaderna låga eftersom det kan göras i befintliga pannor med en relativt liten påbyggnad. Bränslekostnaden är också relativt låg sett till priset av slutprodukten, och vi kommer att undersöka olika slags biomassatyper, säger David Pallarès.
– Det kommer också vara lätt att finna avsättning för biokolet eftersom stål- och järnvarutillverkare vill sluta använda fossila bränslen så snart som möjligt och efterfrågan på biokol blir allt större. Det här skulle också kunna bli en möjlighet för kraft- och fjärrvärmeverk att expandera – biokolet kan bli ”ett ben” till att stå på.
Forskning om biokolproduktionEnergimyndigheten har gett 12 miljoner kronor i stöd till forskning om produktion av biokol inom ramen för Industriklivet. Projektet ska utforska möjligheten att producera biokol i kraft- och fjärrvärmepannor. I projektet ingår Chalmers, Eon, BioShare, LTU, Rise, Höganäs och SSAB.
Läs om projektet
Marie Kofod-Hansen
