Med bruk av et banebrytende patent er det håp om at anortositt kan erstatte forurensende bauxitt som råstoff for produksjon av aluminium.
Anortositt levert fra Gudvangen Stein AS klar for oppknusing og labeksperimenter ved forskningsfasilitetene på Kjeller. Foto: Institutt for energiteknikk
Denne saken ble først publisert i 2020.
Det som gjør anortosittressursen i Sogn [Les mer: Hvit stein for et grønt skifte] interessant i en større sammenheng, er de helt spesielle mulighetene som steinen gir.
Historien starter med Goldschmidts mer enn hundre år gamle idé om å benytte anortositt for produksjon av aluminium og aluminiumforbindelser, og ved Institutt for energiteknikk (IFE) leder norske forskere nå et europeiske forskningsprosjekt som med et nytt patent kan gjøre anortosittbasert aluminiumsproduksjon kommersiell.
Kongstanken er at utnyttelse av anortositt til fremstilling av aluminium kan danne grunnlaget for en aldri så liten revolusjon for verdens største metallindustri med hensyn på både å redusere CO2-utslipp og eliminere utslipp av miljøskadelig rødslam.
Selv om slike løsninger lenge har blitt forsket på, vurdert og forkastet over flere tiår, er det nå likevel grunn til å tro på at det skal være mulig.
|
Det vanligste metallet i jordskorpen
Aluminium (Al) – et sølvhvitt, ikke-magnetisk metall som ikke korroderer – er grunnstoffet det moderne mennesket ikke kan klare seg uten. Bruksområdene til det lette metallet er mange, og inkluderer transport- og kommunikasjonsmidler, spesielt flyindustrien, byggebransjen og mindre artikler i hverdagen, så som elektronikk, husholdningsutstyr og beholdere til næringsmidler. Aluminium kan resirkuleres uten at egenskapene endres. |
Store utslipp
De store fordelene med vellykket kommersialisering er kanskje mest synlig om vi først ser på ulempene med dagens aluminiumsproduksjon.
Aluminium fremstilles gjennom elektrolyse av råstoffet bauxitt (jordart som dannes ved kjemisk forvitring av faste feltspatrike bergarter i varmt klima) gjennom den såkalte Bayer-prosessen. Hvert produsert tonn av aluminium krever store mengder elektrisitet: 13 – 16 MWh per produsert tonn aluminium.
Det høye energiforbruket medfører utslipp av CO2, der mengden er avhengig av energimiksen i det gjeldende landet smelteverket ligger i (globalt 11,5 tonn CO2 per tonn aluminium i 2017). Høye utslipp gjelder spesielt for storprodusenten Kina, mens Norge på sin side utnytter ren vannkraft til produksjonen.
Men også prosessen i seg selv medfører betydelige utslipp av klimagassen, uavhengig av energikilde. Årsaken er de kjemiske hovedreaksjonene som krever rent karbon som råstoff og gir CO2 som restprodukt (aluminumoksid + karbon -> aluminium + CO2).
Videre etterlater prosessen store mengder av et uønsket restprodukt – rødslam (se faktaboks).
Eksperimenteringen har begynt
Det nye patentet er basert på den såkalte Aranda-Mastin-teknologien (AM) som er oppkalt etter IFE-forsker Asunción (Suni) Aranda og tidligere IFE-forsker Johann Mastin. Gjennom prosjektet AlSiCal (navngitt etter de tre råstoffene teknologien kan utvinne: alumina (aluminiumoksid), silika (silisiumdioksid) og kalsiumkarbonat, skal IFE i samarbeid med 15 partnere fra 9 land demonstrere at teknologien er liv laga og lønnsom i full skala.
Partnerne, som blant annet inkluderer de norske selskapene Nordic Mining (medeier i patentet), Elkem og Herøya Industripark, representerer hele verdikjeden i mineral- og metallsektoren fra gruveselskaper til sluttbrukere.
Ifølge prosjektkoordinator Aranda har forskningskonsortiet nå bygget nye fasiliteter, og de første eksperimentene har startet.
AM-konseptet har store fordeler sammenliknet med den tradisjonelle Bayer-prosessen med bauxitt som råstoff. For eksempel brukes CO2 som et ledd i prosessen, og således kan produksjonen sett under ett bli karbonnøytral.
– I tillegg til bruk av CO2 i prosessen, er også integrering av CO2-fangst et av aspektene vi studerer i prosjektet, dette er spesielt relevant for prosessfasiliteter som ikke har tilgang på fornybar energi. CO2-gassen som brukes i prosessen produserer kalk (precipitated calcium carbonate) som biprodukt. Vi skal dermed også undersøke egenskapene til denne kalken og optimalisere den for kommersialisering, forteller Aranda.
Like viktig er det faktum at rødslamproblematikken blir en saga blott.
Foto fra oppstartsmøtet i september 2020 for ALSiCal-prosjektet som ledes av Suni Aranda (i midten) og Institutt for energiteknikk. Foto: Institutt for energiteknikk
God ressurstilgang
At vi i Norge besitter store forekomster anortositt, blant annet i Gudvangen, gir oss nok en grunn til å heie frem positive forskningsresultater fra prosjektet.
Om bergarten kan bli gjort til en råvare for verdens største metallindustri, kan vi skilte med ressurser med nærhet til hele sju innenlands smelteverk. Kort avstand fra råvare til prosesseringsanlegg kan også gi økonomiske og miljømessige fordeler.
– Det finnes mange anortosittforekomster spredt rundt i verden, noen av dem er svært store, og vi har allerede bygget opp en grundig database som blant annet dokumenterer gehalter, kvaliteter og egenskaper. Forekomsten ved Gudvangen har topp kvalitet, og flere av eksperimentene vi skal utføre vil være basert på anortositt som Gudvangen Stein AS har vært hjelpsomme med å skaffe oss, utdyper prosjektkoordinatoren.
Det finnes ifølge Aranda et fåtall andre forskningsmiljøer (i Canada og Russland) som jobber med å utvikle løsninger for fremstilling av alumina fra andre råstoffer en bauxitt. Men med AlSiCals unike patent, ser IFE-forskerne ut til å ligge et hestehode foran i løypa.
– Ingen andre i verden jobber med en løsning for bruk av anortositt som også integrerer fangst og bruk av CO2, som gir en ekstra konkurrerende miljøverdi til teknologien vår, fremholder Suni Aranda.
|
Rødslam
Rødslam («red mud») er et avfallsprodukt fra aluminiumsindustrien. Årlig produseres om lag 150 millioner tonn, og ca. 98 prosent deponeres (resten gjenbrukes i andre industrier). Slammet består som regel av opptil 50 prosent jernoksid (som gir den røde fargen) og noen titalls prosent av aluminiumsoksid, titanoksid og silisiumoksid i tillegg til andre faste stoffer.
Rødslam er svært basisk med typiske pH-verdier på 10-13 og kan derfor ikke slippes ut i naturen. pH-verdiene er sammenliknbare med rengjøringsmiddelet salmiakk (pH = 12,5).
Det er foreslått, og til en viss grad gjort forsøk på, en rekke muligheter for å utnytte rødslam som en råvare. Eksempler på mulige bruksområder er produksjon av sement, utvinning av sjeldne jordarter og byggematerialer.
Det finnes også et alternativ til den mye brukte Bayer-prosessen. Pedersen-prosessen ble utviklet av professor Harald Pedersen i Trondheim i 1920-årene og brukt i 40 år i Høyanger. I denne prosessen blir jern tatt ut som et biprodukt, og restproduktet fremstår som et grått slam (hovedsakelig kalk og silisiumoksid). Dette produktet kan anvendes i sement- og kunstgjødselproduksjon.
Pedersen-prosessen ble 1960-årene utkonkurrert av Bayer-prosessen som var mer lønnsom for høykvalitetsmalm (høyt innhold av aluminium). I fremtiden kan Pedersen gjøre et comeback om verden i større grad begynner å utnytte aluminiumholdige malmer av lavere kvalitet.
Når det gjelder rødslam er deponering per i dag den mest økonomiske og foretrukne løsningen.
Kilde: blogg.sintef.no, Wikipedia
|
