INNHOLDSFORTEGNELSE Ståsted... 4 Bedriftenes svar på tiltaksskjema, per bransje... 8 Teknologistatus... 26

Transkript

1

2 2 INNHOLDSFORTEGNELSE 1 Ståsted Bakgrunn Klimagassutslipp i prosessindustrien Bedriftenes svar på tiltaksskjema, per bransje Metodikk Bedriftenes muligheter for å redusere utslipp av klimagasser Virkemidler for å redusere utslipp av klimagasser Tiltak for å redusere klimagassutslipp gjennomført i perioden Tiltak for å redusere utslipp av klimagasser innen 2020 og 2030, samt kostnader Tiltak og mulige reduksjon av klimagassutslipp på lengre sikt (mot 2050) Kommentarer fra bedriftene Teknologistatus Produksjon av Aluminium (ES) CO 2 -utslipp fra elektrolysen Produksjon av anoder og karbonmaterialer (APR) Produksjon av silisium og ferrosilisium (TL) Produksjon av ferromangan og silikomangan (BM) Produksjon av titanpigment (LK) Sulfat- og kloridprosessene Produksjon av silisiumkarbid (BM) Produksjon av stål (TL) Produksjon av nikkel (APR) Produksjon av mineralgjødsel (TS) Produksjon av steinull (BØ) Produksjon av leca og fiberglass (BØ) Produksjon av kalk (HJ) Produksjon av magnesiumoksid (HJ) Produksjon av sement (HJ) Petrokjemisk produksjon (TS) Oljeraffinering (HK) Gassraffinering og ilandføring (TS) Mulig bruk av trekull, et CO 2 - nøytralt tiltak Biokarbon ved produksjon av FeSi og Si, sammendrag (BM) Feasibilitystudiet i Feasibilitystudiet i Feasibilitystudie i Trekull ved produksjon av FeMn og SiMn (BM) Trekull ved produksjon av SiC (BM) Trekull ved produksjon av anoder (APR) Trekull (BM) Nye prosesser, langsiktige tiltak for mulig reduksjon av klimagass i Norge Karbotermisk produksjon av Aluminium (APR) Aluminium produsert via AlCl 3 (APR) Inerte anoder ved produksjon av aluminium (ES) Naturgass- anode ved produksjon av aluminium(apr) Elektrolytisk produksjon av silisium (ES) Alternative syntesegassprosesser uten fyring med naturgass (TS) Syntesegass generelt...54

3 Syntesegass for hydrogen Syntesegass for metanol Produksjon av sement med CO 2 -binding (BØ) Produksjon av manganlegering, CO 2 - binding i slagg (BM/TL) CO 2 -binding i nye produkter ved kunstig fotosyntese (TL) Nye prosesser, langsiktige tiltak for mulig reduksjon av klimagass globalt Elektrolytisk produksjon av titan (ES) Ny metode for produksjon av magnesium (HJ) Mulig produksjon av jern på Tjeldbergodden (LK) DRI (Direct Reduced iron) Utfordring Europa Ultra Low CO 2 Steel technology ULCOS Rammebetingelser, barrierer, virkemidler og tiltak som kanskje kan utløses Rammebetingelser Barrierer Tiltak som kanskje kan utløses Mulige virkemidler Tentativ konklusjon Referanser Vedlegg Liste over deltagende bedrifter og SINTEFs tiltaksbeskrivere Vedlegg Tiltaksskjema 2009 utsendt til norsk prosessindustri Vedlegg Silisium- prosessen CO 2 - rensing...79

4 4 1 Ståsted 1.1 Bakgrunn Dette prosjektet er utført på oppdrag fra Statens Forurensningstilsyn (SFT) som en del av Klimakur2020. Miljøverndepartementet har gitt SFT i oppdrag å lede en etatsgruppe som skal vurdere virkemidler og tiltak som viser hvordan Norge kan oppfylle de nasjonale klimamålene for Arbeidet skal danne grunnlag for regjeringens vurdering av klimapolitikken, som skal legges fram for Stortinget i Informasjon om Klimakur2020 finnes på SFT har ansvar for å utrede virkemidler og tiltak innen prosessindustrien, herunder energitiltak, prosesstiltak og fangst og lagring av CO 2. Analysen består av fire prosjekter: 1. Utredning av klimatiltak i industrien - Prosjekt 1: tiltak mot 2020 /oppdatering Hvitbok 2. Utredning av klimatiltak i industrien - Prosjekt 2: tiltak utover Utredning av CO 2 -fangst og lagring fra industrien 4. Utredning av energitiltak i industrien Det er de to første prosjektene som denne rapporten omhandler. Tiltak knyttet til CO 2 -fangst og lagring (CCS) skal altså ikke inkluderes i denne rapporten. Imidlertid nevner flere bedrifter CCS i sine svar på tilsendte spørreskjema (sammenfattet i kapittel 2) og CCS er da nevnt i disse tilfellene i kapittel 2. En tiltaksoversikt er tidligere utredet i en Hvitbok for klimagassutslipp utarbeidet i 2002 av SINTEF og Det Norske Veritas (DNV) i fellesskap, og revidert /1/. 1.2 Klimagassutslipp i prosessindustrien Totalt klimagassutslipp fra norsk prosessindustri sett i et historisk perspektiv ( ) er vist i Figur 1. Hvilke bedrifter som er inkludert i norsk prosessindustri (mer enn 50 bedrifter) er spesifisert i vedlegg 1. Det er en markert nedgang i klimagassutslipp, totalt 8,8 %. For landbasert prosessindustri eksklusive gassraffinering og ilandføring er nedgangen 25,4 % fra Tallene inkluderer ikke oljefyring. Utslipp per år (tonn CO2-ekv.) Sum prosessindustri Sum, uten gassraff. og ilandføring År Figur 1 Totalt klimagassutslipp fra norsk prosessindustri i et historisk perspektiv.

5 5 Klimagassutslippene fra perioden ble grundig kontrollert gjennom arbeidet med Hvitboka /1/. SFT gjennomførte en kvalitetsikring av historiske utslippstall fra industrien i 2005, og det ble etablert et omfattende rapporteringssystem for klimagassutslipp fra prosessindustrien. SFTs utslippsregnskap ble blant annet oppdatert på grunn av en ny metode for beregning av PFKutslipp, samt generell kvalitetssikring. Klimagassene omfatter CO 2 (CO omregnes til CO 2 ), metan (CH 4 ), lystgass (N 2 O), hydrofluorkarboner (HFK), perfluorkarboner (PFK; CF 4 og C 2 F 6 ) og SF 6. Beregning av klimagassutslipp i CO 2 - ekvivalenter baseres på ulike faktorer for ulike gasser, vist i vedlegg 2. Disse faktorene er basert på IPCC fra I Figur 2 og Tabell 1 er klimagassutslippet fra de ulike bransjer vist. Bransjeinndeling og bedriftene som inngår i bransjene fremgår klart fra vedlegg 1. Utslipp per år (tonn CO2-ekv.) Aluminium Ferro & Karbon Karbidproduksjon Annen metallproduksjon Sement, Lettklinker & Isolasjon Mineralgjødsel Oljeraffinerier Gassraffinerier & Ilandføring Petrokjemi Magnesium Figur 2 Totalt klimagassutslipp per bransje i et historisk perspektiv. År Det er en markert reduksjon i klimagassutslipp, spesielt ved produksjon av aluminium, noe som skyldes forbedringer ved selve elektrolyseprosessen! Produksjon av magnesium i Norge er nedlagt. Den markerte reduksjon i klimagassutslipp fra år 2000 ved produksjon av ferrolegeringer skriver seg hovedsakelig fra nedleggelse av produksjon, omlegging fra ferrosilisium til silisium, og i mindre grad fra prosessforbedringer. Klimagassutslipp fra gassraffinerier og ilandføring har som ventet økt, på grunn av økt produksjon. Særlig kraftig økning er det i utslippene fra 2006 til Snøhvit bidrar alene med et utslipp å på over 1,6 mill tonn CO 2 -ekvivalenter (mesteparten skyldes ekstraordinære forhold), men også oppstart av Ormen Lange gir et lite bidrag. Kapittel 2 og 3 gir en bedre forståelse og videre utdyping av det som har skjedd av utslippsendringer etter år 2000.

6 6 Tabell 1 Klimagassutslipp fra norsk prosessindustri fordelt per bransje og totalt. Klimagassutslipp totalt (tonn CO2-ekv. per år) Bransjer Aluminium Magnesium Ferro & Karbon Karbidproduksjon Annen metallproduksjon Sement, Lettklinker & Isolasjon Mineralgjødsel Oljeraffinerier Gassraffinerier & Ilandføring Petrokjemi Sum prosessindustri Sum, uten gassraff. og ilandførin Tallene i Tabell 1, Figur 1, og Figur 2 inneholder utslipp fra prosess og energiforbruk, men ikke utslipp fra fyringsolje som energivare. Fyringsolje med CO 2 -avgift ble heller ikke inkludert i utslippsregnskapet i hvitboka i 2003, så denne praksisen er videreført i denne tabellen. Tabell 2 viser imidlertid totale utslipp, inkludert utslipp fra fyringsolje. Klimagassutslipp i 2007 inndelt i prosessutslipp og utslipp fra energivare er vist i Figur 3. Prosessutslipp utgjør ca 60 % av det totale prosessutslippet. Denne inndeling benyttes nå ved rapportering til SFT, men ble ikke benyttet i Hvitboka. Prosessutslipp skriver seg hovedsaklig fra råstoff, f eks fra karbonater, anoder, eller kull og koks brukt som reduksjonsmiddel i prosesser. Energivare (med og uten avgift) er ulike fossile brensler (olje, gass, kull) benyttet som varmekilder (fyring), også når varmekilden inngår i prosessen f eks en brenner i roterovn for sementproduksjon. Utslipp per år (tonn CO2-ekv.) Sum prosessindustri prosess energivare sum totalt Figur 3 Klimagassutslipp i 2007 fra norsk prosessindustri fordelt på prosess og energivare. Klimagassutslipp for de ulike bransjer i 2007 inndelt i prosessutslipp og utslipp fra energivare er vist i Tabell 2 og i Figur 4.

7 7 Tabell 2 Fordeling av klimagassutslipp mellom prosess og energivare per bransje i 2007 (merk: her er også utslipp fra fyringsolje inkludert, så tallene er noe høyere enn i Tabell 1.) Klimagassutslipp (tonn CO2-ekvivalenter/år) 2007 Bransjer prosess energivare sum totalt Aluminium Ferro & Karbon Karbidproduksjon Annen metallproduksjon Sement, Lettklinker & Isolasjon Mineralgjødsel Oljeraffinerier Gassraffinerier & Ilandføring Petrokjemi Sum prosessindustri Utslipp per år (tonn CO2-ekv.) Aluminium Ferro & Karbon Karbidproduksjon Annen metallproduksjon Sement, Lettklinker & Isolasjon Mineralgjødsel Oljeraffinerier Gassraffinerier & Ilandføring Petrokjemi 0 prosess energivare Figur 4 Klimagassutslipp per bransje i 2007 fordelt på prosess og energivare totalt. Prosessutslippene er størst for bransjene aluminium, ferro&karbon og mineralgjødsel, mens utslipp fra energivarer er størst ved gassraffinering og ilandføring, petrokjemisk produksjon og oljeraffinering. Dette klimagassutslippet fra norsk prosessindustri i 2007 utgjør ca 28 % av Norges klimagassutslipp.

8 8 2 Bedriftenes svar på tiltaksskjema, per bransje 2.1 Metodikk Denne del av rapporten (kapittel 2) er basert på et spørreskjema som SINTEF har utarbeidet i samarbeid med SFT, skjemaet er lagt ved som vedlegg 2. SINTEF sendte skjemaet til landbasert prosessindustri, i alt 51 bedrifter. Denne kartleggingen av tiltak for å redusere klimagassutslipp er støttet av Norsk Industri. Et brev undertegnet av adm dir. Stein Lier-Hansen ble sendt ut samtidig, med oppfordring til bedriftene om å sette av tilstrekkelig med ressurser og svare innen tidsfristen. Utsendelse og oppfølging av bedriftene ble fordelt på 9 prosjektmedarbeidere. Følgende 9 bransjer er omfattet av kartleggingen: 1. Aluminium, ansvar: Egil Skybakmoen (ES) o Karbon/anodeproduksjon, ansvar Arne Petter Ratvik (APR) 2. Ferro&karbon o Ferrosilisium (FeSi) og Silisium (Si), ansvar Tor Lindstad (TL) o Manganlegeringer (FeMn og SiMn), ansvar Bodil Monsen (BM) o Karbonmaterialer (Elkem Karbon), ansvar Arne Petter Ratvik (APR) o Titanpigment, ansvar Leiv Kolbeinsen (LK) 3. Karbidproduksjon, ansvar Bodil Monsen (BM) 4. Annen metallproduksjon (stål, nikkel) o Stål, ansvar Tor Lindstad (TL) o Nikkel, ansvar Arne Petter Ratvik (APR) 5. Sement, lettklinker og isolasjon o Sementindustri, ansvar Harald Justnes (HJ) o Kalk og MgO, ansvar Harald Justnes (HJ) o Leca og glassfiber, ansvar Bjarte Øye (BØ) o Steinull, ansvar Bjarte Øye (BØ) 6. Mineralgjødsel, ansvar Terje Strøm (TS) 7. Oljeraffinerier, ansvar Herman Kolderup (HK) 8. Gassraffinering og ilandføring, ansvar Terje Strøm (TS) 9. Petrokjemisk produksjon, ansvar Terje Strøm (TS) Den bransjevise inndelingen av bedriftene er vist i vedlegg 1, med navn på bedrift og tiltaksbeskriver (prosjektmedarbeider ved SINTEF). De samme prosjektmedarbeidere har skrevet teknologistatus for sin bransje i kapittel 3, med egne initialer til slutt i overskriften. Samme system er benyttet videre i rapporten. Spørreskjemaet ble sendt ut i løpet av ukene 8-9 i Svarfrist var 18. mars. Noen få bedrifter svarte innen fristen, over halvparten svarte før påske (3.april), mens siste besvarelse ble mottatt i uka før 1. mai. Til sammen fikk vi 46 besvarte skjema, noen delvis besvart. Bare 3 bedrifter svarte ikke (6%), mens 2 bedrifter hadde lagt ned den del av produksjonen som gav utslipp av klimagass. Gjennom bedriftenes svar på spørreskjema er tiltak for mulige utslippsreduksjoner kartlagt, både de som er gjennomført i perioden , er under gjennomføring, og som er planlagt innen 2020, 2030 eller i et lenger perspektiv. Bedriftenes forslag til virkemidler for lettere å nå ønsket utslippsreduksjon er samlet. Nødvendige investeringer, økte driftskostnader etc er etterspurt og i den grad dette er oppgitt er tiltakskost beregnet, dvs. kostnad per tonn CO 2 -ekvivalent redusert utslipp. Videre i kapittel 2 er bedriftenes svar samlet bransjevis i tabellene 3-11.

9 9 2.2 Bedriftenes muligheter for å redusere utslipp av klimagasser Spørsmålene som bedriftene har svart på i Tabell 3 var som følger: Er det teoretisk mulig å oppnå 20 % reduksjon av klimagassutslipp uten nedleggelser / produksjonsreduksjoner? Ja eller nei. Beskriv kort hva bedriften vil gjøre om den får pålegg om å redusere klimagassutslipp med 20% Tabell 3 Bedriftenes muligheter for å redusere klimagassutslipp med 20 %. Aluminium: Nei: 7 (alle svart) Med dagens teknologi synes dette ikke mulig. (Søderberg) Legge ned 15-20% av produksjon. Dagens teknologi for primærproduksjon av aluminium gir under optimale betingelser (god drift) et klimagassutslipp på ca.1,6 tonn CO 2 ekv. pr. tonn produsert aluminium. SØRAL har i dag et utslipp på ca. 1,6 tonn CO 2 ekv. pr tonn produsert aluminium. Et pålegg om 20 % reduksjon i CO 2 -utslipp betyr i praksis 20 % produksjonskutt. Det pågår et kontinuerlig arbeid med prosessforbedringer for å redusere bedriftens Carbon footprint med hensyn til utslipp av klimagasser. Produksjon av aluminium medfører imidlertid betydelige utslipp av CO 2 og perfluorokarboner (PFK) fra anodene. Sistnevnte klimagass(er) kan reduseres betydelig ved prosessoptimalisering, mens produksjon og utslipp av CO 2 er en naturlig del av prosessen med karbonanoder. Gitt de lave utslippene våre av PFK- gasser fra prosessen, vil den eneste reelle muligheten for å redusere klimagassutslippene med 20 % være å redusere produksjonen tilsvarende. Ferro: Ja:6 (Si + FeSi) Nei:7 Ikke svart:1. Karbon: Ja: 1 Nei: 1 (Karbonmaterialer) Produsenter av silisium (Si) og ferrosilisium (FeSi) har svart følgende for hva de vil gjøre: Det største bidraget til klimagassreduksjoner så langt har vært den stadige fokus på effektivisering av produksjonen både med hensyn på forbruk av reduksjonsmaterialer og elektrisk energi. Siden slutten av 1990-tallet, dvs i over 10 år, har det både i bransjen og i Elkem vært gjennomført prosjekter, studier og utredninger for å komme fram til løsninger som reduserer klimagassutslipp fra prosessen. Det er teoretisk og teknisk mulig å erstatte fossile reduksjonsmaterialer (kull/koks) med biologiske materialer (dvs. trekull). Hvis det blir pålegg om ytterligere reduksjon av klimagassutslipp på 20 % er den eneste tekniske muligheten vi kjenner til i dag en overgang fra bruk av kull og koks til trekull. Med dagens råvarepriser vil dette ikke være økonomisk forsvarlig, og vil resultere i nedleggelse av produksjon. Det må også etableres ny produksjon av trekull som tilfredsstiller kvalitetskrav for smelteprosessene. Analyse (sporelementer) kan begrense anvendelsen, spesielt i høyrene silisium- produkter. Tilgang på egnet biomasse kan være begrenset. I tillegg må denne tilfredsstille miljømessige/bærekraftige krav for innsamling/hogst av trevirke, transport og produksjon av trekull. Ta i bruk trekull (1 FeSi- produsent) Produsenter av manganlegeringer, titanpigment og karbonanoder og 1 FeSi- produsent: Bedriftene må redusere produksjonen (hvis pålegget gis med kort tidsfrist). Nedleggelse av enkelte prosesser (for en bedrift) Produsenter av karbonmaterialer (2 anodefabrikker og et anlegg for karbonmaterialer): Et mulig tiltak ved anodeproduksjon er å redusere forbruket av pakkoks. For Alcoa Mosjøen vil 65 % reduksjon i forbruk av pakkoks gi en reduksjon på 20 % CO 2. Dette tilsvarer tonn CO 2 /år, som forventes oppnådd av Alcoa Mosjøen fra 2011 som et resultat av tekniske oppgraderinger i løpet av Kommentar fra SINTEF: I en åpen anodebrennovn er tilstanden for fyringskanalene viktig for effektiv produksjon, bl.a. for å redusere luftlekkasjer. En tilsvarende reduksjon er derfor ikke nødvendigvis overførbar til lukkede brennovner. Det er imidlertid verdt å merke seg at forbruk av pakkoks er en energikilde i prosessen og mindre forbruk må nødvendigvis kompenseres gjennom økt bruk av gass. Innen produksjon av karbonmaterialer representerer kalsineringsprosessene det største utslippet. Her er det ikke mulig å oppnå 20 % reduksjon. Et vesentlig krav om reduksjon i CO 2 -utslipp kan føre til at produksjonen flyttes ut av landet. Noe reduksjon kan forventes gjennom etablering av forbrenning av kalsineringsgassene i et fjernvarmeanlegg (reduksjon av CH 4 og VOC), men dette er foreløpig avhengig av at pilottesting gjennomføres og at denne blir vellykket.

10 10 Karbidproduksjon: Nei (2 av 2) Det er utført en litteraturstudie av SINTEF etter oppdrag fra Prosessindustriens Miljøfond på å delvis benytte trekull i stedet for petrolkoks for å redusere svovelutslipp. Studiet viser at det kan være mulig å erstatte prosentvis petrolkoks med trekull. Det vil kreves omfattende testing for å definere mulig erstatnings- nivå. Trekull vil være CO 2 nøytralt. Redusere produksjonen med 20 % Legge ned SiC crude- produksjon i Norge og kjøpe SiC crude fra utlandet. Annen metallproduksjon: 1 Nei (Xstrata), 1 Vet ikke Stål: Erstatte oljeforbruk med hydrogen i kombiverket på Celsa [Komm. fra TL; Dessverre blir EKA i Mo, som produserer hydrogen som biprodukt nedlagt sommeren 2009] Nikkel: Klimautslipp kommer hovedsakelig fra bruk av soda, som følger produksjonsvolum. For å oppnå 20 % reduksjon må produksjon reduseres. Forbruket er knyttet til felling av Ni fra tynne løsninger og hvor NiCO 3 tilbakeføres til prosessen i et felletrinn for Fe, se kap. 3. Produksjon av damp med biobrensel er vurdert, men per dato ikke besluttet. Vil hovedsakelig ha betydning for redusert elforbruk (45 GWh), da damp i dag hovedsakelig produseres i elektrokjeler. Sement, lettklinker og isolasjon. Lettklinker: Ja, Mineralull Nei, Fiberglass ikke svart Sement, kalk og MgO: Nei (5 av 6) Ja: 1 av 6 (hvis i forhold til 2000) Norcem Brevik har lagt til grunn ift utslipp med sitt ja. Er der allerede i dag. I forhold til dagens utslipp er svaret nei (kanskje). Tiltak: Økt bruk av alternativt brensel og redusert klinkerandel i sement (utslippene er knyttet til klinkerproduksjonen). Norcem Kjøpsvik (nei) vil redusere direkte utslipp mest mulig ved økt bruk av alternativt brensel (vil kreve investeringer) samt redusere andelen klinker i sementen mest mulig (mao kan produsere like mye sement, men trenger mindre klinker for å oppnå dette). Norfrakalk (nei) sier at det på kort sikt vil bety reduksjon i produksjonsvolum. Verdalskalk (nei) sier man da må redusere produksjon og vurdere å gå over til naturgass som energibærer, samt fangst og lagring av CO 2. SMA Magnesium (nei) sier de da evt. må redusere produksjonen eller eliminere deler av produksjonen. SMA Minerals (nei), tidligere MoKaDo, sier det eneste realistiske er da å anvende biobrensel (trepulver, biogass eller liknende). Disse alternative energikildene koster alt for mye for at det skal være driftsmessig mulig. Leca: Ja, det er mulig ved å redusere bruk av fossile brensler til fordel for klimagassnøytrale brensler. Rockwool Trondheim (nei) vil redusere produksjonen hvis ikke ny teknologi kan utvikles. Rockwool Moss svarer ikke på dette. Mineralgjødsel Nei (2 av 2) Ingen av de to bedriftene ser mulighet for 20 % sammenlignet med dagens nivå. Begge understreker imidlertid at siden 2005 er det skjedd store reduksjoner slik at med det året som basis er 20 % mulig. Et mulig unntak er at hydrogenfabrikken ved Yaras anlegg på Herøya er godt egnet for deponering av CO 2 dannet i prosessen (ikke ved fyring), forutsatt at det utvikles muligheter for dette. Oljeraffinerier Nei (2 av 2) Ingen av de to bedriftene ser noen teknisk økonomisk mulighet til å redusere utslippene av klimagasser så mye som 20 %. Teknisk kan man redusere utslippene ved delvis produksjonsstans og ved CO 2 fangst, men dette er ikke økonomisk gjennomførbart. Bedriftene oppgir å kunne utnytte synergieffekter ved etablering av varmekraftverk tilknyttet raffineriene. Effektene oppnåes ved å utveksle eller overføre energi slik at man sparer fossilt brensel. Man kan eksempelvis redusere utslippet av klimagasser ved å erstatte en del av forbrenningsvarmen i raffineriet med fjernvarme fra varmekraftverket. Dette er spesielt aktuelt i forbindelse med forvarming av inngående prosesstrømmer. Gassraffinerier og ilandføring. Nei (3 av 5), Ja(2 av 5) På Kårstø er 20 % reduksjon i utslipp teoretisk mulig. Dette forutsetter i tilfelle integrasjon med Naturkrafts gasskraftverk med rensing av utslipp fra dette anlegget. Ormen Lange har svart ja med henvisning til globale Shell-programmer. Det er imidlertid ikke spesifisert konkrete tiltak. De tre øvrige anleggene (Kollsnes, Sture og Melkøya) er enten meget nye og energieffektivt bygget eller er inne i naturlig produksjonsnedgang (Sture).

11 Petrokjemi Nei (4 av 4) De fire bedriftene det gjelder har alle i hovedsak vidt forskjellige prosesser, men med disse forskjellige utgangspunktene ser ingen muligheter for 20 % reduksjon i selve anlegget uten produksjonsreduksjon eller drastiske ombygginger. Noen kan ha mulighet for eksport av overskuddsvarme med påfølgende indirekte reduksjon av utslipp. 11

12 12 Spørsmålet som bedriftene har svart på i Tabell 4 er som følger: Beskriv kort hva bedriften vil gjøre dersom den må redusere klimagassutslippene vesentlig innen Tabell 4 Bedriftenes muligheter for å redusere klimagassutslipp vesentlig innen Aluminium Produsenter av aluminium har svart følgende for hva de vil gjøre: Redusere produksjon. Bedriften innførte flere store tiltak i perioden 1990 til Dette bevirket til en signifikant reduksjon i klimagasser, ref. klimagassavtalen. I dag har bedriften de laveste spesifikke utslipp av klimagass for Søderberg- teknologi i verden. Har ingen konkret aksjonsplan pr. i dag. Må prøve å skape forståelse for at det blir mindre globale utslipp (CO 2 -ekv.) ved å produsere aluminium i Norge enn i land der el-produksjonen i stor grad er basert på fossilt brensel. Hydro Aluminium har pågående forskningsprosjekter rettet mot CO 2 oppsamling fra elektrolyse-celler, men en slik teknologi-løsning vil ikke være på plass før etter Hydros pågående arbeider inkluderer i dag ikke spørsmål knyttet til teknologier for framtidig fangst, transport, lagring og/eller håndtering av oppsamlet CO 2. Ferro&karbon: Produsenter av silisium (Si) og ferrosilisium (FeSi) har svart følgende for hva de vil gjøre: Samme svar som på forrige spørsmål (som for 20 % reduksjon). I tillegg vil dette kreve en stor utbygging av ny trekullproduksjon. Forutsatt global rettferdig konkurranse og rammebetingelser, ta i bruk biokarbonbaserte reduksjonsmaterialer. Integrere produksjonen med mulighet for CCS Produsenter av manganlegeringer har svart (3 av 4): Ferrolegeringsindustrien samarbeider innenfor FFF (Ferrolegeringsindustriens ForskningsForening) med forskning som har vært/er rettet mot prosess og miljø. Karbon er per i dag eneste reduksjonsmiddel som kan benyttes ved produksjon av ferromangan og silikomangan. Et av prosjektene tok for seg biokarbon (trekull) som reduksjonsmateriale i erstatning for deler av koksforbruket. Trekull regnes CO 2 nøytralt i motsetning til koks som er et fossilt reduksjonsmiddel. Den kjennskap vi har fått via dette prosjektet viser at en del av koksen muligens kan erstattes med trekull, men det gjenstår mye testing i stor skala. Blir bedriften tvunget til å redusere CO 2 utslippet innen en tidsfrist vil vi måtte teste ut trekull for å løse de prosesstekniske utfordringene samt finne kostnadene ved en slik produksjon. Tilgangen av trekull med brukbar kvalitet må også avklares. Med dagens trekullpriser vil produksjonskostnadene gå opp og svekke vår konkurranseevne betydelig i det globale marked som igjen kan medføre at produksjonen legges ned. Med tidshorisont opp til 2050 kan kanskje reduksjonsmidler som naturgass og hydrogen erstatte alt eller deler av koksen som står som eneste brukbare reduksjonsmiddel for vår prosess per dags dato. Øvrige produsenter; av anoder (1), manganlegering (1) og titanpigment (1) har svart: Nedleggelse av produksjon Flytting til annet land (til f eks verk i Kina, Brasil og Sør-Afrika som bedriftene eier). Karbidproduksjon Samme svar som på forrige spørsmål (som for 20 % reduksjon) Annen metallproduksjon Stål: Ingen forslag Nikkel: Har per i dag ingen annen mulighet for vesentlig reduksjon enn å kutte produksjonen merk dog at utslippet av klimagasser er lite, hvilket er den viktigste grunnen til at det er vanskelig å kutte. Sement, lettklinker og isolasjon: Norcem Brevik: Øke andelen alternativt brensel (med stor andel biomasse) fra dagens nivå på 50 % av tilført energi til % (krever investeringer i mottaks- og innmatingsanlegg) samt redusere

13 13 klinkerandelen i sement (økt bruk av pozzolaner i forhold til i dag) fra ca 85 % til ca.70 %. Norcem Kjøpsvik: Øke andel alternativt brensel til mellom % (fra dagens nivå på vel 30 %). Øke andelen pozzolaner ift. i dag. Norfrakalk: På grunn de gitte kjemiske/fysiske forhold i prosessen er muligheten for reduksjon av CO 2 - utslipp begrenset. Ca 20-25% av utslippene kommer fra olje og ca 75-80% fra frigjøring av CO 2 fra kalkstein. For å nå en 20% reduksjon i totale CO 2 -utslipp må bedriften redusere utslippene fra forbrenning av spillolje med 100%. For å oppnå dette må vi evaluere mulighet for bruk av biobrensel. Verdalskalk: Det er avhengig om mulighet for fangst og lagring av CO 2. SMA Magnesium: Finne nye produkter som er mer basert på slurry produksjon istedenfor ferdig brent vare. SMA Minerals: Viktigst å få best mulig utnyttelse av ovnen, slik at energien utnyttes optimalt. Det finnes sikkert tekniske muligheter med bedre styresystemer o. l. for å minimere energiforbruket. Maxit Rælingen (leca) oppgir at man i så fall må investere i anlegg som muliggjør håndtering av klimagassnøytrale brensler og/eller tilsatsstoffer. Rockwool Trondheim (isolasjon): Samme svar som forrige. Rockwool Moss vil konvertere fra olje til gass i støttebrennere. (oljeforbruket utgjør 15% av totalt energiforbruk i ovnen). Mineralgjødsel Bedriftene er inne i en periode med utskifting av katalysatorteknologi, noe som reduserer utslippene av N 2 O. Videre muligheter er å jakte på energibesparende tiltak og mulige forbedringer i katalysatorteknologien. Alternativet er redusert produksjon med svekket konkurranseevne og mulig nedleggelse som følge. På Herøya dannes det store mengder CO 2 i selve prosessen. Denne gassen ligger godt til rette for deponering hvis muligheter for det kan etableres. Det kan også være aktuelt å bruke naturgass i stedet for våtgass hvis det legges gassrør til Grenland. Oljeraffinerier Mongstad har ikke svart. Slagentangen refererer til sitt svar under punkt 2 i spørreskjemaet. Der oppgir de følgende muligheter til å redusere utlippene: Importere damp fra avfallsforbrenning med energiproduksjon til raffineriet Utnyttelse av raffineriet fjernvarme til indirekte CO 2 reduksjon Installere luftforvarmere og røykgasskondensere for prosessovner som ikke har dette Gassraffinerier og ilandføring De fleste anleggene her har først og fremst utslipp fra dampkjeler. Damp brukes til drift av kompressorer og varme i destillasjonskolonner. To anlegg (Ormen Lange og Melkøya) er så nye at de ennå ikke er over innkjøringsperioden. Dermed har man heller ikke hatt kapasitet til å legge langsiktige planer, mens gjennomførte tiltak stort sett er begrenset til fintuning av drifts- prosedyrer. Begge anlegg er også i utgangspunktet konstruert mest mulig energieffektive. Et anlegg (Kollsnes) er også ganske nytt og energieffektivt konstruert. Bl. a. er alle kompressorer elektrisk drevet, og man driver ikke med fraksjonering (destillasjon). Stureterminalen rapporterer verken om gjennomførte eller planlagte tiltak. De regner imidlertid med å redusere utslippene sterkt iom. at gjennomstrømningen vil gå raskt nedover ( halvering om fem år ). Det eldste anlegget (Kårstø) har redusert utslippene ved å oppgradere to dampturbindrevne kompressorer. På lenger sikt (før ) ser man muligheter for å redusere dampforbruk gjennom økt varmegjenvinning og varmepumpe på én av destillasjonskolonnene. Petrokjemi Det er her snakk om fire ulike fabrikker med forskjellige prosesser og muligheter for å redusere utslipp. Noretyl har gjennomført tiltak som gir mindre fakling. Utover dette ser de muligheter i utskifting og effektivisering av ovner. Ineos Bamble arbeider med kontinuerlige prosjekter for reduksjon av damp- og el.forbruk. Ineos Norge har redusert behovet for brenngass ved bedret omsetning av EDC til VCM, men rapporterer ikke om videre planer utover de allerede implementerte. StatoilHydro Tjeldbergodden er pr. i dag ett av verdens mest energieffektive metanolanlegg. Økt regularitet har allerede redusert behovet for fakling. På sikt ser man ikke muligheter for redusert utslipp utenom fangst og lagring av CO 2. Eneste kjente alternativ pr. i dag er nedleggelse eller omfattende ombygging for redusert produksjon.

14 Virkemidler for å redusere utslipp av klimagasser Spørsmålene som bedriftene har svart på her var som følger a) Har bedriften forslag til virkemidler (lokalt, nasjonalt eller internasjonalt) for å redusere utslipp av klimagasser? Ja eller Nei b) Beskriv kort hvilke virkemidler eller rammebetingelser bedriften ønsker eller må forutsette for at bedriften vil/kan redusere klimagassutslipp med 20 %. Tabell 5 Bedriftenes forslag til virkemidler eller rammebetingelser for å redusere sitt klimagassutslipp med 20 %. Aluminium (forslag fra Hydro og Søral) Hydro Aluminium har en forventning om at det i framtiden vil komme et globalt kvotesystem for klimagasser som vil være med på å drive det internasjonale arbeidet med reduksjoner i disse klimagassutslippene, innbefattet utslipp fra aluminiumindustrien. Under forutsetning av at markedet også i framtida vil etterspørre aluminium: Norsk aluminiumsindustri må sikres akseptable og forutsigelige rammebetingelser slik at bedriftene kan fornyes/utvikles i takt med tilgjengelig teknologi. Det bør stimuleres til forskning på mer miljøvennlig teknologi. Uforutsigbare rammebetingelser vil føre til utflagging og karbonlekkasje, og globalt sett, betydelig økte utslipp. Ferro&karbon (forslag fra 11 av 14 bedrifter) Dagens virkemidler vil ikke utløse tiltak som reduserer klimagassutslippene fra smelteverkene. Hvis Norge gjennomfører EUs kvotehandelsdirektiv fullt ut og vår industri får 100 % tildeling av frikvoter vil dette kunne utløse /være et virkemiddel for større bruk av biokarbon. Kvotesalg vil kunne dekke opp for innkjøp av trekull, altså dette vil i seg selv gi intensiv for å gjennomføre tiltak som bidrar til reduksjon. Dette vil kunne åpne for industriell produksjon av trekull i Norge hvis det i tillegg legges til rette for denne type virksomhet og at den ikke medfører negative konsekvenser for annen eksiterende prosessindustri i Norge, dvs at det tas hensyn til alternativ bruk av biomassen. Det tiltaket som har størst potensial for klimagassreduksjoner er bygging av energigjenvinning (indirekte klimagassreduksjoner). Slike tiltak bør vurderes på samme måte som ny fornybar energi med samme type virkemidler. Energigjenvinning på smelteverk er CO 2 -fri kraftproduksjon. Direkte reduksjon av klimagassutslipp fra smelteverkene kan oppnås ved bruk av trekull. Det må etableres virkemidler som kan utløse produksjon av trekull i Norge til en pris som er konkurransedyktig med kull og koks. Det må samtidig sikres at det ikke oppstår konkurranse i Norge om treråstoffet, slik at annen norsk prosessindustri får negativ påvirkning. Trekullproduksjon i Norge må være basert på råstoffkilder som ikke i dag benyttes i annen industri. Dette vil sannsynligvis kreve utvikling av nytt utstyr for hogst og innsamling av trevirke. Det bør utvikles virkemidler som utløser teknologiutvikling; for eksempel støtte til pilotanlegg. Langsiktige rammebetingelser, minimum 20 år, for kraft slik at investeringer kan utløses. Utvidet støtteordning fra Enova for innovativ industriintegrasjon for best mulig energiutnyttelse, herunder det som i dag betegnes spillvarme. Utnytte (levere) spillvarme og avgassenergi for å redusere import av kullkraftenergi. Like betingelser som våre konkurrenter i andre land, spesielt mht CO 2 kvoter. Etablere rammeverk for å kreditere energieffektiviserende tiltak. Støtte til forskning på alternative reduksjonsmidler vil være en viktig stimulans for vår industri (mangan). Det er hovedsakelig reduksjonsmiddelet i vår prosess som gir CO 2 utslipp. I forbindelse med SO 2 og NOx utslipp ble det opprettet egne fond industrien betaler inn til. Fondet brukes til å løse problemene med disse utslippene. Lignende fond kan også opprettes for å komme videre med å finne erstatning for koks som reduksjonsmiddel istedenfor avgifter som kun blir en belastning på toppen av kostnadene med å finne fram til reduserende tiltak. Stimulere til mer forskning på dette området (anodeproduksjon). Pr i dag har vi ikke gode nok ressurser til dette selv. Støtte til forskningsaktiviteter gjerne i samarbeid med flere instanser (SINTEF, NILU, Elkem Research,.)

15 Karbidproduksjon For å eventuelt kunne gå videre med undersøkelse av trekull som delvis erstatning for petrolkoks må det gjøres analyser og tester. Videre forskning på dette bør kunne støttes fra myndighetenes side. For at trekull også skal være et reelt kommersielt alternativ må det også komme på plass ordninger som gjør dette alternativet økonomisk drivverdig. Annen metallproduksjon Ingen virkemidler foreslått. NB! Det må bemerkes at det her er snakk om relativt små utslipp. Sement, lettklinker og isolasjon. Lettklinker: Nei. Mineralull: Ja (1), nei (1) Norcem Brevik og Kjøpsvik: Nasjonale regler må generelt være de samme som i våre konkurrentland (EU). Videre må det være en bevisst politikk bak utformingen av reglene (at målsettingen er reduserte utslipp og ikke for eksempel økte inntekter til staten (avgifter)). Da unngår en at bedrifter investerer i tiltak for å redusere utslipp på den ene siden, og blir møtt med avgiftskrav som motarbeider miljøtiltaket på andre (jfr. den pågående diskusjonen om alternativt brennstoff basert på avfall for Norcem i forhold til avgiftsmyndighetene). Norfrakalk: Tilgang til biogass eller annen bioenergi i tilstrekkelig omfang. Tilskudd til investeringer i prosjekt som vil redusere CO 2 -utslipp. Verdalskalk: Tekniske løsninger for fangst av CO 2 må på plass. Finne løsning for avsetning / deponering av CO 2. Staten må enten direkte eller gjennom sine oljeselskaper finne slike løsninger. SMA Magnesium: Skattelette/avgiftslette SMA Minerals: Restbrensel som CO-gass og spillolje som ikke kan gjenvinnes må ikke regnes direkte som fossilt brensel. De må jo allikevel forbrennes og er utvunnet fra prosess eller som sekundærprodukter. En annen måte kan være å regne råstoff basert CO 2 fra kalsinering av kalkstein/dolomitt som biogen. Dette ble imidlertid avslått av EU kommisjonen når EULA (den Europeiske kalkforening) foreslo det for den første CO 2 -perioden fra 2005 til Lettklinker: Økt etterspørsel etter produkter med mindre klimagassutslipp i produksjons- og bruksfase vil stimulere overgang til andre typer brensler. Økt fokus på dette fra sentrale offentlige og private aktører vil være positivt. Mineralull: Rockwool Trondheim vil utvikle ny teknologi. Rockwool Moss har ingen forslag Mineralgjødsel Internasjonalt harmoniserte regelverk med utslippsgrenser basert på best tilgjengelig teknologi og benchmarking. Særnorske krav utover EU-krav vil være konkurransehemmende. Oljeraffinerier: Ja:1 Nei: 1 Logistikk og teknologi for fangst av CO 2 vil kreve statlig engasjement og støtte. Indirekte CO 2 reduksjon ved salg av fjernvarme. Opprettelse av fjernvarmenett vil kreve støtte fra staten. Energigjenvinning i form av importert damp fra avfallsforbrenning. Nei: Bedriften har ingen spesifikke forslag. Bedriften vil fortsatt delta i systemet for kvotehandel innen EU direktivet. Gassraffinerier og ilandføring Gå i kompaniskap med Naturkraft med rensing av dennes utslipp (Kårstø). Skape incentiver via skatteletter for CO 2 -rensing og kvotesystemer (Kårstø & Kollsnes). Globale Shellprogrammer (Ormen Lange). Naturlig produksjonsnedgang (Sture). Petrokjemi Tjeldbergodden ser ingen utover tilgjengelig teknologi for fangst og lagring av CO 2. Ingen svar fra de andre selskapene. 15

16 Tiltak for å redusere klimagassutslipp gjennomført i perioden Spørsmålene her var som følger: Har bedriften gjennomført tiltak for å redusere sitt utslipp av klimagasser i perioden etter år 2000 fram til og med 2008? Ja eller Nei o Beskriv kort hvilke tiltak og prosessanlegg det gjelder. o Utslippsreduksjon oppnådd som følge av tiltaket Pågår gjennomføring av tiltak nå (2009)? Ja eller Nei o Beskriv kort hvilke tiltak og prosessanlegg det gjelder. o Utslippsreduksjon prognose som følge av tiltaket Tabell 6 viser bedriftenes bransjevise klimagassutslipp i 2000 og 2007, utslippsendring, samt tiltak for å redusere klimagassutslipp i perioden , eller tiltak under gjennomføring i kort versjon. Bedriftenes klimagassutslipp fra 2000 og 2007 er hentet fra SFTs database som baseres på bedriftenes årlige rapportering til SFT. Kvalitative tiltaksbeskrivelser fra bedriftenes besvarelser og ytterligere forklaringer på reduksjoner som følge av tiltak er tatt med i Tabell 7. Tabell 6 Klimagassutslipp i 2000 og 2007 (i CO 2 ekvivalenter) og tiltak gjennomført* Utslippsendring under gjennomføring* Tiltak gjennomført i perioden , eller Aluminiumsproduksjon i Norge har økt i perioden. Nedleggelse Søderberg. Optimaliserte Aluminium prosessbetingelser (prosess-styring/driftsrutiner gir mindre anodeffektfrekvens og PFK utslipp. Bedre tildekking anoder gir mindre luftavbrann. Magnesium Magnesium produksjon i Norge er nedlagt Ferro & Karbon Reduserte utslipp skyldes redusert produksjon, nedlagt produksjon og overgang fra produkson av FeSi til Si. Det er marginal reduksjon i spesifikke utslipp. Produksjon av Mn-legeringer har økt, men FeCr er nedlagt, se også kap. 3. Spesifikke utslipp for standard SiMn er redusert med 230 kg/t. Karbidproduksjon Redusert produksjon, se statusbeskrivelse i kap. 3. Annen metallproduksjon Det er gjennomført optimaliseringsprosjekter for å redusere forbruket av soda ved nikkelproduksjon Sement, Lettklinker & Isolasjon Økt andel alternativt brensel i hovedbrenner og ny innmatingsenhet (sement). Biobrensel isteden for spillolje (lettklinker). Konvertere fra olje til gass (isolasjon) Mineralgjødsel Ny katalysatorteknologi Oljeraffinerier Produksjonen har økt. Gjenvinning av fakkelgass og NMVOC. Nye dampkjeler. Optimalisering av varmevekslere i koblet i forvarmingstog. Gassraffinerier & Ilandføring Produksjonen har økt. Oppgradering av kompressorer på Kårstø. Øvrige anlegg er enten meget nye, energioptimalt bygget eller begge deler. Petrokjemi Redusert fakling, energioptimalisering med minsket behov for damp Sum prosessindustri *kvalitative beskrivelser etterfølger i neste tabell.

17 17 Tabell 7 Tiltak gjennomført i perioden eller under gjennomføring i 2009, bedriftenes kvalitative beskrivelser som ikke fremgår av forrige tabell. Aluminium Nedleggelse Søderberg og prosessoptimalisering for å få ned både anodeeffektfrekvensen og tiden for anodeeffekten. Dette har resultert i redusert utslipp av PFK gasser i størrelsesorden tonn CO 2 ekv. tilsvarende ca 40 % reduksjon i tidsrommet I samme periode har produksjonen av Al økt med tonn (32 %). Det totale utslippet (CO 2 ekv) har økt fra 2000 til 2007 med tonn tilvarende 15 % fordi produksjonen har økt. Ferro&karbon: Produsenter av silisium (Si) og ferrosilisium (FeSi), 4 bedrifter har svart: Det er kun marginale reduksjoner i utslippsreduksjoner i denne perioden. Ref til Tabell 1: Prosesseffektivisering har fortsatt fokus, men nærmer seg nå det teoretisk mulige nivået. Reduksjon av CH 4 og N 2 O er oppnådd gjennom installering av drysschargering og bedret prosesskontroll (temperaturkontroll). Produsenter av manganlegeringer: Det har vært og er kontinuerlig fokus på best mulig utnyttelse av råmaterialene inklusive koks for å holde kostnadene nede og øke produksjonen. Dette fører også til et redusert utslipp av CO 2 per tonn produsert metall. Utslipp per tonn produsert gir globalt gevinst på CO 2 regnskapet, men gir ikke nødvendigvis et lavere utslipp for Norge da eksporten av manganlegeringer har økt i denne perioden. For standard SiMn kan vi se en gradvis reduksjon i CO 2 utslipp som ligger på 230 kg/tonn produsert fra 2000 til For LC-SiMn går utslippene pr. tonn produsert opp og ned fra år til år uten noe klart mønster. Silisiumkilder, oksydiske malmer, karbonatiske malmer og FeMn slagg varieres hele tiden. For standard SiMn har råvaresammensetningen vært mye mer uniform og CO 2 utviklingen for denne sier derfor mer om hvordan tiltak har virket inn på CO 2 utslippene. Innen Eramet drives det nå et prosjekt hvor råmaterialer skal forreduseres før de går inn på smelteovnen. Dette regner man med vil gi en reduksjon på ca. 150 kwh/tonn produsert metall. Omsatt i utslipp av CO 2 fra kullfyrt kraftverk, som produserer tilsvarende mengde strøm, tilsvarer dette ca. 150 kg CO 2 /tonn produsert metall. Pilotforsøk vil bli utført i løpet av Produsenter av anoder og karbon: Det er ikke oppgitt tiltak i perioden som har ført til reduksjoner. Produsent av titanpigment: Klimagassutslipp er redusert med 8000 t/år (-2,5%) ved å utnytte CO gass til øsevarming, erstatter fyringsolje. Direktereduksjon av ilmenitt i smelteovn, ferdigstilles Se for øvrig tiltak mot 2020 i neste tabell. Karbidproduksjon Ingen ytterligere kommentarer. Annen metallproduksjon Stål: Over 40 % av Celsas totale CO 2 utslipp stammer fra overskudds gass fra nærliggende industri. Dette er CO 2 som uansett ville blitt sluppet ut. Dermed er bedriften med på å redusere CO 2 utslipp med ca CO 2 ekvivalenter. Overskuddsgassen H 2 blir benyttet i større grad. Dette medfører en reduksjon av CO 2 utslipp i forhold til oljeforbruk. [Komm. fra TL; Dessverre blir EKA i Mo, som produserer hydrogen som biprodukt nedlagt sommeren 2009] Xstrata: Det er antydet 5-10 % reduksjon i sodaforbruk, tilsvarende ca 1000 tonn CO 2 Sement, lettklinker og isolasjon Norcem Brevik (klinkerovn 6): Økt andelen alternativt brensel i størrelsesorden % erstatning gjennom investeringer (80 MNOK). Ombygging av innmatingsanlegg og ovn. Førte til reduksjon av tonn CO 2 - ekvivalenter (6% i forhold til år 2000 utslipp).

18 18 Økt andel alternativt brensel i hovedbrenner. Investeringsprosjekt. Fase 1 ferdigstilles sommeren Fase 2 er avhengig av utviklingen i finanskrisen. Kan fører til reduksjon av tonn CO 2 - ekvivalenter (2% i forhold til år 2000 utslipp) Norcem Kjøpsvik (klinkerovn 5): Innmatingsanlegg for alternativt brensel. Bygd en egen Hot-disc for alternativt brensel (energirik avgass brukes i produksjonsprosessen). Førte til reduksjon av tonn CO 2 - ekvivalenter (4% i forhold til år 2000 utslipp). Ny innmatingsenhet for hovedbrenneren. Ferdigstilles sommeren Kan føre til reduksjon av tonn CO 2 - ekvivalenter (3% i forhold til år 2000 utslipp). SMA Magnesium: Tatt i bruk avfallstoffer til ferdig produkter. Ingen besparelse i forhold til år Kalsinere filterkake (Avfallstoffer) og selge som MgO. Kan føre til reduksjon av tonn CO 2 - ekvivalenter (10% i forhold til år 2000 utslipp). Lettklinker: Biobrensel benyttet i stedet for spillolje. Mineralull: Rockwool Trondheim og Moss: Ingen ytterligere kommentarer. Mineralgjødsel Innføring av ny katalysatorteknologi som minsket utslipp av N 2 O i salpetersyreanleggene. Prosjektet er delvis gjennomført og pågår fortsatt. Indirekte utslippsreduksjon ved redusert energiforbruk i fabrikkene tonn CO 2 ekv. redusert utslipp i perioden fra 2000 til 2008 ved Yara Porsgrunn (-29,4 %) tonn CO 2 ekv. forventes redusert utslipp i løpet av ved Yara Porsgrunn tonn CO 2 ekv. redusert utslipp i perioden fra 2000 til 2008 ved Yara Glomfjord (-49,4 %) tonn CO 2 ekv. forventes redusert utslipp i løpet av ved Yara Glomfjord Oljeraffinerier I 2003/2004 gjennomførte Mongstad prosjektet EEISP (Efficiency Improvement Steam Production) for energieffektivisering. Dette medførte en betydelig forbedring av energieffektiviteten. Fakkelgasskompressorer ble installert på Mongstad i 2002/2003 for å gjenvinne fakkelgass. Etter igangsetting av disse blir store deler av gassen, som før gikk til fakling, gjenvunnet. Faklingen er derved betydelig redusert. Gjenvinningsanlegg for NMVOC (Non-methane volatile organic compounds) ble startet opp i juni Utslippstillatelsen forutsetter 80 % gjenvinning av NMVOC og 95 % regularitet i driften av anleggene. CO 2 utslippene har økt på grunn av produksjonsøkning. I perioden har Slagentangen tatt i bruk et nytt verktøy Energy Management System for bedre utnyttelse av energien som brukes i raffineriet. Man har installert nye dampkjeler inklusive (waste heat boilers) for å utnytte mer overskuddsvarme. I tillegg har man optimalisert varmevekslere som er koblet i forvarmingstog og skiftet ut diverse gammelt utstyr. Utslippsreduksjonen som følge av disse tiltakene er beregnet til tonn CO 2 ekv/år. Samtidig har produksjonsøkning ført til at CO 2 -utslipp uten tiltak ville ha økt med tonn CO 2 ekv/år. Derved har reelt utslipp økt med tonn CO 2 ekv/år tilsvarende 5,4 % i forhold til utslipp i I 2009 vil utskifting av ca. 200 lekke kondensatpotter medføre en reduksjon på 5000 tonn CO 2 ekv/år tilsvarende 1,4 % av utslippet i år Gassraffinerier og ilandføring Redusert fakling, oppgradering av to dampturbindrevne kompressorer og installering av elektrisk drevet kompressor. Det siste tiltaket skyldtes økt produksjon og hindret økte utslipp uten å redusere de eksisterende. Alle omtalte tiltak er gjennomført på Kårstø; de øvrige anleggene er for nye til at tiltak har vært aktuelle så langt. Petrokjemi Minsket fyrgassbehov grunnet bedret omsetning i cracker (Ineos Norge). Redusert fakling og minsket dampeksport (Noretyl). Redusert fakling takket være større regularitet (Tjeldbergodden).

19 Tiltak for å redusere utslipp av klimagasser innen 2020 og 2030, samt kostnader Spørsmålene her omfattet både type tiltak, beskrivelse av tiltak, utslippsreduksjoner og energibesparelser som kan oppnås, investeringskostnader, driftskostnader med mer, se skjema i vedlegg 2 under punkt 6. Bedriftene har i stor grad ikke tallfestet sine svar. Kvalitative beskrivelser er samlet i Tabell 8, mens de tiltak som er forsøkt tallfestet i kostnader eller klimagassreduksjoner er sammenfattet i Tabell 9. Tabell 8 Tiltak for å redusere utslipp av klimagasser innen 2020 og 2030, kvalitative beskrivelser. Aluminium Målet er fremdeles å optimalisere prosessen med hensyn til anodedekking (redusert avbrann anoder), få ytterligere reduksjon i anodeeffektfrekvens og anodeeffekttid. Hydro arbeider også med å tilrettelegge for CO 2 -fangst fra cellene. Denne teknologien er ikke på plass før etter 2020 dersom det lykkes teknologisk og er økonomisk forsvarlig. Ferro&karbon: Produsenter av silisium (Si) og ferrosilisium (FeSi): Erstatte fossile reduksjonsmaterialer (kull/koks) med biologisk material (trekull). Det vises til arbeid gjennomført i FFF- regi sammen med SINTEF (se kapittel 4). Tiltaksanalyser har vært basert på typiske priser på råvarer. Disse har variert over tid ikke minst siste 12 måneder. For å gjøre tiltaksanalyser er det forskjellen i råvarepris som er interessant. Vi foreslår derfor at det fortsatt tas utgangspunkt i de prisene som er lagt til grunn i tidligere analyser, men at det gjøres sensitivitetsvurderinger på ulike prisforskjeller mellom kull/koks og trekull. Dette gjelder både for importert trekull og for trekull produsert i Norge. Det er viktig at det legges til grunn at det sannsynligvis ikke er nok tilgjengelig trekull i markedet og at det derfor må bygges ny kapasitet. Det må også tas hensyn til at det stilles ulike krav til trekull for de ulike Siproduktene og at dette kunne medføre høyere pris på trekullet. Produsenter av manganlegeringer: Ingen tiltak beskrevet. Produsenter av anoder og titanpigment: Tiltak tallfestet i neste tabell. Leveranse av CO gass fra forreduksjonsverk og smelteverk ved Tinfos Titan vil være avhengig av rammevilkår. Leveransen erstatter naturgass ved nabobedrift og reduserer eget klimagassutslipp ved at fakling kuttes (25300 tonn CO 2 ). Karbidproduksjon (1 av 2) Trekull som delvis erstatning for petrolkoks nevnes som et mulig tiltak av en produsent, se info om litteraturstudie i Tabell 3 og om trekull i kapittel 4. Det benyttes ikke trekull i dag, og det vil kreve en omfattende testing for å definere mulig erstatningsnivå. Annen metallproduksjon Stål: Ingen tiltak beskrevet Nikkel: Produsere damp fra skogsflis (biobrensel) til erstatning for el (-45 GWh). Har gjort et forprosjekt. Ligger på is nå. Se tall i neste tabell. Sement, lettklinker og isolasjon Norcem Brevik (klinkerovn 6): Økt andel alt. brensel (fra 60-70% mot 100%). Øke bioandelen i alternativt brensel (hvis tilgjengelig). Tiltakene kan komme i gang fra Teknisk og økonomisk levetid er satt til 15 år. Norcem Kjøpsvik (klinkerovn 5): Økt andel alt. brensel (fra 30 % til ca. 50 %). Øke bioandelen i alternativt brensel (hvis tilgjengelig). Tiltakene kan komme i gang fra Teknisk og økonomisk levetid er satt til 15 år. NorFraKalk: Overgang fra brenning av spillolje til bruk av biobrensel, som vil påvirke nettoutslipp av CO 2 fra energiproduksjon til kalkovnen. Dette fordrer installasjon av anlegg for bruk av biobrensel. To muligheter foreligger: 1) Bruk av biogass eller 2) Bruk av trevirke. Da tilgang til biogass er begrenset er bruk av trevirke som energikilde videre vurdert som følger: For å bruke tre som energikilde i kalkovnen må trevirket pulveriseres til partikkelstørrelse mindre enn 2 mm. Dette vil kreve betydelig investeringer i utstyr og i driftspersonell.

20 20 NorFraKalk forts: Hoveddeler av et slikt anlegg er: Lager for innkommende trevirke Anlegg for preparering av trevirke, inklusive mølle, siktesystem, tørke osv. for å få fuktinnhold under 10% og partikkelstørrelse under 2 mm. Lagersiloer for tørket, oppmalt trevirke Tilpasning av kalkovn og brennersystem (veie- og transportsystem fram til brennsone i kalkovn) Anlegget vil kreve en del elektrisk energi til drift samt varme for tørking av trevirke. Tiltakene kan komme i gang fra Teknisk og økonomisk levetid er satt til 10 år. Antagelser i kalkylen i Tabell 9; Anslagsvis kostnad for anlegg estimert av Maerz Ofenbau, leverandør av kalkovn som krever energi. Driftskostnader for et slikt anlegg er ikke hentet fram. Videre beregning i reduksjon av CO 2 -utslipp forutsetter at vedfyring anses som CO 2 -nøytralt og enhver erstatning av spillolje med trevirke gir reduksjon tilsvarende reduksjon i oljeforbruk. Reduserer/øker tiltaket utslipp av andre stoffer? Vil kunne medføre en marginal reduksjon i svovelutslipp og utslipp av tungmetaller. Lettklinker: Det kan bygges et anlegg som muliggjør mottak av biologisk slam fra ulike kilder, som kan fungere som en karbonkilde i prosessanleggene. Anlegget består av en mottakssilo, slurrymikser, slurrytank og doseringspumper. Mottak av biologisk slam vil redusere behovet for fossile karbonkilder i prosessanleggene Mineralull: Rockwool Trondheim: Ingen ytterligere kommentar. Rockwool Moss: Konvertering fra olje til gass på støttebrennere Mineralgjødsel Forsette overgangen til ny katalysatorteknologi både Glomfjord og Herøya: tonn CO 2 ekv forventes redusert utslipp i løpet av ved Yara Porsgrunn tonn CO 2 ek forventes. redusert utslipp i løpet av ved Yara Glomfjord På Herøya kan det også være aktuelt å basere hydrogenproduksjonen på naturgass i stedet for våtgass hvis det bygges gassrør til Grenland. Fangst av CO 2 kan tas i bruk for CO 2 fra ammoniakkfabrikken hvis deponeringsmuligheter blir tilgjengelige. Se kap for nærmere beskrivelse. Oljeraffinerier Slagentangen kan redusere CO 2 utslippet ved å bygge et avfallsforbrenningsanlegg og utnytte fjernvarme fra dette anlegget. Fjernvarmen kan benyttes i det termiske cracking anlegget og i flere av hjelpeprosessene slik at behovet for fyrgass til kjeler reduseres. Reduksjonen av fyrgass tilsvarer 100 GWh/år. Reduksjonen av utslipp fra raffineriet ved dette tiltaket er beregnet til tonn CO 2 /år. Avfallsforbrenningsanlegget vil også få CO 2 utslipp avhengig av fossil andel i avfallet. Dette er ikke tatt med i CO 2 regnskapet da man tenker seg at forbrenningsanlegget vil bli bygget et annet sted hvis det ikke bygges ved raffineriet. Mongstad henviser til CO 2 Masterplan Mongstad som ble oversendt OED og MD 11. februar Planen beskriver de viktigste utfordringene og oppsummerer viktige forhold knyttet til teknisk gjennomførbarhet av CO 2 -fangst på Mongstad. I tillegg til kraftvarmeverket vurderes raffineriets krakker som egnet for CO 2 -fangst. Endelig teknologi er ikke fastsatt. Gassraffinerier og ilandføring Reduksjon av dampforbruk på Kårstø. Andre anlegg er for nye (og i utgangspunktet for energieffektive) til at utslippreduserende tiltak er planlagt. Petrokjemi Noretyl nevner utskiftning og forbedring av ovner samt ny etankompressor som hindrer regulært behov for fakling. Nåværende kompressor har ikke kapasitet til å ta all brenngass slik at noe må fakles i stedet for å selges. Konkrete tiltak er ikke nevnt for andre fabrikker.

21 21 Tabell 9 Fremtidig mulige tiltak for klimagass- reduksjoner innen 2020 og 2030, samt kostnader hvor utslippsreduksjon og/eller kostnader er spesifisert. Tiltakskost er beregnet for utslippsreduksjoner i 2020, og det er da benyttet 5 % kalkulatorisk rente for investeringer som avskrives innen tiltakets økonomiske levetid (bedriftsøkonomisk tiltakskost). Kvalitative beskrivelser er samlet i Tabell 8. Bedriftene svar på spørmål (6.1, 6.2, 6.3, 6.4) hvor svar er forsøkt kvantifisert enten med utslippsreduksjoner eller med kostnader Utslippsreduksjon Investering Drifts- Driftsinntekter 2020 K=Kalkyle, utslipp i mulig levetid levetid 2020 (kwh/år) 2030 (kwh/år) Tiltakskost* E=Estimat, Øker Drift Teknisk Økonomisk Endring i energibruk i Endring i energibruk i Kommentarer Bransjevise tiltak foreslått (tonn CO2-ekv/år) nødvendig kostnader i 2020 i 2030 (mill NOK) (NOK/år) (NOK/år) (NOK/t CO2) T=Tilbud utlandet? år? (år) (år) elkraft varme elkraft varme Aluminium Mulig CO2-fangst fra cellene (Hydro) ikke oppgitt?? E Nei >2020 >20? Teknologi ikke klar Prosessoptimalisering. Red. bluss Teknologi ikke klar Nedleggelse Søderberg (Hydro) ikke oppgitt 2009 Redusere forbruk av pakkoks v/anodeproduksjo , E Nei ovn omforing -ex stans, AlcoaM Ferro & Karbon Redusert fakling, CO-salg til nabobedrift E Nei TiO2: utslipp flyttes-erstatter naturgass Forbrenningsanlegg med varmegjenvinning 63 > T Nei? per kalsineringsovn v/elkem K salg salg Trekull, erstatte koks/kull, se tab. 8 og kap 4 Silisium og FeSi- produsenter Karbidproduksjon Trekull, erstatte petrolkoks, se tab. 8 og kap 4 na na na na - Nei redusert SO2-utslipp, økt støv Annen metallproduksjon Fra el til biobrensel for dampproduksjon?? na K Xstrata Sement, Lettklinker & Isolasjon Erstatte fossil tilsats med biologisk slam , T Nei Maxit Leca R.: Bioslam Mottakanlegg Fra olje til LNG på støttebrennere E Nei Rockwool Moss: effektivisere drift Økt andel alterntiv brensel-økt andel bio E Nei Norcem Brevik*** Økt andel alterntiv brensel-økt andel bio E Nei Norcem Kjøpsvik*** Fra spillolje til biobrensel på kalkovn E Nei NorFraKalk øker øker Mineralgjødsel Ny katalysator teknologi, installasjon pågår na na **) na na E Nei Yara Glomfjord na na Ny katalysator teknologi, installasjon pågår na 2*) na na E Nei Yara Porsgrunn na na *) årlig **)Inkluderer kapitalkostnader Oljeraffinerier Mongstad - karbonfangst (CCS) K Økt dampforbruk til CCS 2,6-4, , na na Slagentangen - avfallsforbrenningsanlegg Redusert bruk av fyrgass Gassraffinerier & Ilandføring Reduksjon av dampforbruk E Nei Kårstø Petrokjemi Redusert dampforbruk na na na na na Nei - - Ineos Bamble % Ny ovn 12- redusert forbruk av etan K Nei Noretyl Ombygging konveksjonssone ovner E Nei Noretyl Ny etankompressor E Nei Noretyl Sum Sum, eksklusive CCS ***Forutsatt at det er tilgjengelige investeringsmidler i konsernet, kullpris på samme nivå som i dag og tilgjengelige volumer av alternativt brensel til noenlunde samme prisnivå som i dag. na = ikke svart

22 Tiltak og mulige reduksjon av klimagassutslipp på lengre sikt (mot 2050) Spørsmålet som bedriftene har svart på her er som følger: Finnes det tiltak som kan gjennomføres ved bedriften på lengre sikt (fram mot 2050), som ikke nødvendigvis er kvantifisert med hensyn på reduksjon i klimagassutslipp og tilhørende kostnader? Gi et estimat på hvor store reduksjoner tiltaket vil medføre. Tabell 10 Tiltak på lengre sikt (mot 2050) hvor CO 2 - reduksjon ikke nødvendigvis er kvantifisert. Aluminium Ikke identifisert tiltak utover det som er nevnt frem mot Ferro&karbon: Produsenter av silisium (Si) og ferrosilisium (FeSi), har svart (5 av 8): Fram mot 2050 vil det være utviklet nye teknologier. Følgende muligheter kan vurderes/må følge med på utvikling: CO 2 gjenvinning fra avgass. Det er omlag 3-6% CO 2 i avgassen. Denne kan separeres ut av avgassen. Etter det kan den lagres eller benyttes som videre produkt. Det er ny teknologi for utvinning fra denne CO 2 -konsentrasjoner i avgasser. Silisium-prosessen har avgasskvalitet som ikke er egnet for CO 2 - rensing. Dette gjelder innhold av partikler samt svært stor variasjon i analyse og total mengde. CO 2 - rensing har stor kostnad selv for gass som er langt mer egnet for rensing enn fra silisium. Lukke ovn ikke brenne CO - evt partiell forbrenning av SiO-gass. Dersom ovnen lukkes vil COgass kunne benyttes som kjemisk produkt eller til økt energigjenvinning fra prosessen. Dette har vært forsøkt og gir store problemer med lukking ved kondensasjon av SiO-gass samt tjæreforbindelser. Alternativ partiell forbrenning vil kreve en langt bedre kontroll med prosess-variasjoner enn det som vurderes som mulig i dag. Bruk av et annet reduksjonsmiddel enn karbon. Dersom f.eks hydrogen kunne benyttes ville det medført tilsvarende reduksjon i CO 2 -utslipp: SiO 2 + 2H 2 = Si + 2 H 2 O. Termodynamisk er det tvilsomt om hydrogen kan erstatte karbon for hele reduksjonen. Det eksisterer i dag ingen teknologi for den type bruk av hydrogen. Kommentar fra SINTEF: Nevnte reaksjon er ikke mulig termodynamisk! Produsenter av manganlegeringer har svart (3 av 4): Pr har Eramet Sauda teoretisk 360 GWh/år tilgjengelig for gjenvinning fra forbrenning av ovnsgass. Av dette kan 109 GWh/år gjenvinnes som elektrisk energi. Planene for gjenvinning til elektrisk energi er klare. I 2008 leverte Eramet Porsgrunn 66 % av produsert ovnsgass til energigjenvinning ved forbrenning hos Yara. Denne andelen kan økes. Pr har Tinfos Jernverk teoretisk 800 GWh/år tilgjengelig for gjenvinning. Ca. 100 GWh/år gjenvinnes i dag ekskl. varmt vann til fiskeoppdrett. 88 GWh/år som elektrisitet og 12 GWh/år som fjernvarme. Fram mot 2050 anslår de at de kan utnytte 50 % av varme/energi som finnes i varmt metall og slagg. Dette tilsvarer ca 100 GWh/år per bedrift (sum 300 GWh/år). Kostnadene er ikke kvantifisert pr. i dag. Biokarbon (trekull) er fremdeles på forskningsstadiet og har kanskje potensial fram mot Hydrogen og naturgass (H 2, CH 4 ) har foreløpig ikke vært med i forskningsprogrammer på alternative reduksjonsmidler for manganproduksjon. Forskning på dette feltet vil ha høy risikofaktor og det vil derfor være svært gunstig at det ytes offentlig støtte for å stimulere industrien til å starte forskning på dette feltet. I prosjektet ROMA som er et samarbeid med aluminiumsindustrien og FFF er forbedring av energiutbytte et tema. Det fokuseres her på metoder for å utnytte varmen i avgasser hvor avgassen inneholder store støvmengder (skitten gass). Et annet fokusområde er energigjenvinning av lavtemperatur (under 100 C) vannbåren varme. Produsenter av anoder og titanpigment har svart: Tinfos Titan: Ingen ytterligere tiltak Elkem Karbon: Svovelrensing etter forbrenningsanlegg

23 23 Karbidproduksjon Ikke svart på dette spørsmål (se for øvrig svar i Tabell 3 for 20 % reduksjon). Annen metallproduksjon Stål: Ingen forslag Nikkel: Den største utslippskilden av CO 2 ved Nikkelverket stammer fra bruk av soda (ca 85%), som brukes som et kjemikalie i ulike fellinger. Kun FoU aktiviteter vil avgjøre om det er mulig å erstatte soda med noe annet som ikke frigjør CO 2. Vi har ikke noe svar på det i dag. Den andre kilden til CO 2 utslipp ved Nikkelverket er fossile brensler, hvor dampproduksjon utgjør noe. Øvrig forbruk skjer i røsteanlegget. Vi har gjennomført et forprosjekt for etablering av et biobrenselanlegg for dampproduksjon. Dette ville i så fall for det meste erstatte elforbruk, men også noe olje. Dampproduksjonen er i størrelsesorden 45 GWh. I røstanlegget bruker vi noe propan og olje til å bedre varmebalansen ved behov. Om dette kan gjøres på andre måter som ikke bidrar til CO 2 utslipp er ikke vurdert. Men det er små mengder vi snakker om her. Sement, lettklinker og isolasjon Norcem Brevik: Carbon capture and storage CCS som ikke tatt med/omtalt i undersøkelsen. NorFraKalk: mulighet for bruk av biogass for å redusere CO 2 -utslippene. Dette er ikke vurdert nærmere. Utslippsreduksjonen vil være tilsvarende som for bruk av trevirke. Lettklinker Bedriften har utarbeidet og vedtatt egen energipolitikk, og kartlagt energiflyten. Mineralull: Rockwool Trondheim: Utviklet rutiner for optimal drift, og delvis utarbeidet energirelaterte mål og handlingsplaner, samt delvis innført rutiner for energibevisst innkjøp og prosjektering. Rockwool Moss: Etablert prosjekt Aquila, som skal se på alternative ovnsløsninger for mer effektiv drift. Ny type ovn forventes å gi 30% energireduksjon, samt reduksjon i CO 2 -uslipp Mineralgjødsel Intet konkret beskrevet. Oljeraffinerier Slagentangen referer til svar under punkt 2 i spørreskjemaet: Energi i form av damp fra avfallsforbrenningsanlegg kan erstatte damp fra fyrkjeler i raffineriet. Utnyttelse av fjernvarme til indirekte CO 2 reduksjon. Man kan installere luftforvarmere og røykgasskondensere for prosessovner som ikke har dette. Mongstad har ikke anført tiltak. Gassraffinerier og ilandføring Intet konkret beskrevet. Petrokjemi Intet konkret beskrevet.

24 Kommentarer fra bedriftene Noen av bedriftene hadde ytterligere kommentarer og disse er gjengitt i Tabell 11, og vedlegg 3. Tabell 11 Kommentarer fra bedriftene. Aluminium Benchmark i verden på blussfrekvens er ca Dersom bedriften blir best i verden vil bidraget fra blussgass redusere CO 2 -ekvivalentene med ca. 5%. Bedriften har per i dag ingen flere potensialer. All vår kraft kommer fra vannkraft og bidrar derfor ikke med CO 2 -utslipp. Øvrige CO 2 -utslipp kommer fra prosessen med forbrenning av anoder. Siden vi bruker vannkraft ligger vårt spesifikke CO 2 -utslipp på ca. 1/10 av det aluminium fremstilt ved bruk av kullkraft oppnår. SØRAL har fra 1990 og frem til 2008 redusert sine utslipp av CO 2 -ekvivalenter/tonn Al med mer enn 80 %. Utslippet pr. dags dato kan vanskelig reduseres nevneverdig uten at man har en oppsamling/oppkonsentrasjon av avgassen der CO 2 blir utskilt og lagret. Vårt utganspunkt for å produsere aluminium er et europeisk marked som etterspør produktene våre. Vår produksjon av aluminium, basert på el. energi fra vannkraft, generer i størrelsesorden 10 % av CO 2 -utslippene sammenlignet med verk som har el.forsyning fra kullkraftverk uten karbonfangst. (Ser da bort fra utslipp knyttet til produksjon av anoder.) En nedlegging av norsk vannkraftbasert aluminiumsproduksjon, med en tilsvarende økning i f.eks. kinesisk kullkraftbasert produksjon, vil kunne øke de globale utslippene med i størrelsesorden 25 millioner tonn CO 2 ekv. Det vil være avgjørende for vår type industri at CO 2 -utslipp blir vurdert i en global sammenheng, - og at ikke nasjonale utslippsambisjoner reduserer mulighetene for industrien til å eksistere i framtida. Utslipp av CO 2 er i betydelig grad påvirket av råvarekvalitet. Prognoser og tall oppgitt i dette skjemaet forutsetter en god og stabil kvalitet både på anoder og aluminiumsoksid. Ferro&karbon Finnfjord AS er av den oppfattning at, ved siden av bruk av biokarbon, energigjenvinning fra avgasser og kjølevann er et viktig bidrag også i relasjon til klimagassutslipp. Bruk av spillvarme fra ferrolegeringsindustrien kan ved fornuftig samlokalisering med annen industri med behov for prosessvarme, gi reduserte utslipp av klimagasser og øke utbytte av råmaterialer og energi. Dette vil også kunne gi en økonomisk fordelaktig situasjon for aktørene i en slikt cluster Fra 3 av 4 manganlegeringsprodusenter: I forbindelse med Hviteboken (EU dokument som omhandler miljørelaterte tema) ble det gjort en del arbeid ved SINTEF. Resultatene fra dette arbeidet viste at koks som reduksjonsmiddel for vår prosess vanskelig lar seg erstatte med andre reduksjonsmidler. Dette er basert på forskningsresultater og den kjennskap til våre prosesser per dags dato. 40 års forskning fram mot 2050 vil høyst sannsynlig gi oss nye forbedrede prosesser med lavere CO 2 utslipp enn i dag. Norske ferrolegeringsverk er blant produsentene med lavest CO 2 utslipp per tonn produsert metall. Raffinerte ferromanganprodukter (MC og LC FeMn) er de viktigste produktene for Eramet Norway. Norge er verdens nest største produsent av slike legeringer etter Kina. I Norge er produksjonsprosessen basert på å fjerne karbon fra flytende ferromangan, mens Kina stort sett baserer sin produksjon på en såkalt silikotermisk prosess. Den norske produksjonen av MC og LC FeMn har det nest laveste utslippet av CO 2 blant produsentene som benytter samme produksjonsprosess. Dette kan sees av figuren som er hentet fra en studie som Hatch Beddows gjorde for Norsk Industri i Der er det også en figur som viser at norsk kg CO 2 per tonn raffinert er vel under halvparten av veid gjennomsnitt for verden. Anodeproduksjon Viktig å måle reduksjon i utslipp basert på år/historisk snitt som representerer normal drift. 2009, og kanskje de nærmeste årene, vil gi reduserte utslipp pga lav produksjon. Elkem Carbon holder på med å bli miljøsertifisert (ISO14001), med hovedrevisjon i slutten av mars 2009.

25 25 Karbidproduksjon Ingen kommentarer Annen metallproduksjon Stål: ingen kommentar Nikkel: Totalt sett er Nikkelverket en liten bidragsyter i forhold til klimagasser, derfor er det ikke så mye vi kan gjøre for å redusere utslippene heller. Soda-forbruket vårt er svært kostbart så prosessen vil alltid være så optimalisert som vi klarer. Sement, lettklinker og isolasjon Sement: SFT påpekte ved sin siste revisjon (høsten 2008) at bedriftens dokumentasjon av energistyringen og bruken av overskuddsvarme kunne forbedres. Dette ble gitt som en observasjon. Det sterke fokuset på bruken av alternativt brensel og reduksjon av utslippene av CO 2 gjør at veldig mye av det nødvendige systemet (dokumentasjonen) ligger implisitt. Men det er ikke samlet i et system. NorFraKalk: Produksjonen i NorFraKalk AS er brenning av kalkstein for produksjon av brent kalk. Kjernen i denne termiske/kjemiske prosessen er frigjøring av CO 2 fra kalkstein. Oppvarming foregår i dag ved bruk av spillolje. Eventuelle CO 2 -reduserende tiltak vil derfor kun være aktuelle på den delen av utslippene som kommer fra energiproduksjon i prosessen. CO 2 som frigjøres fra kalksteinen bindes opp igjen i videre prosessering hos våre kunder. Rockwool Moss: Estimert oljeforbruk på 1500 tonn/år, antatt at forbrenning av 1 kg olje gir 3,2 kg CO 2, reduksjon av CO 2 utslipp ved konvertering til gass er estimert til 32% (beregnet på oljeforbruket) Mineralgjødsel Yara Porsgrunn har inngått avtale med Enova. I løpet av 2011 skal vi være sertifisert etter energiledelse. Vi har en målsetting om en reduksjon på 300 GWh (ref. år 2006 og Enova sin beregningsmåte). Vi har ikke beskrevet en egen energipolitikk i styrende dokumenter, men energi er inkludert i miljø. Formelle endringer der energi eksplisitt nevnes i styrende dokumenter og rutiner vil være en del av arbeidsprosessen til sertifisering. Yara sentralt jobber med en teknisk standard som omhandler energiledelse som vil være førende for fabrikkene. Denne standarden vil være det formelle dokumentet for en del av uttalelsene og handlingene vi har iverksatt innen energiledelse og energieffektivisering. Oljeraffinerier Mongstad gjennomfører generelle tiltak for energieffektivisering inklusive redusert fakling. Bedriften utreder fangst og lagring av CO 2. Fyrgass er et restprodukt fra mange av prosessene i Mongstad raffineriet og benyttes til å dekke energibehovet som kreves i flere av prosessene. I dag brennes fyrgassen i til dels lite effektive ovner og kjeler. Ombygging av raffineriet slik at energien i gassen kan omsettes mer effektivt, er kun hensiktsmessig hvis man samtidig bygger anlegg som kan benytte overskuddsenergi lønnsomt. Byggingen av et energiverk på Mongstad (EVM) er et nytt prosjekt som er under gjennomføring. Energiverket vil produsere både elektrisitet og varmekraft. Dette vil bidra til at overskuddsenergien fra raffineriet utnyttes effektivt og lønnsomt samtidig som overskuddet av fakkelgass reduseres betydelig. I tillegg vil energileveranser fra kraftverket til en hver tid kunne tilpasses behov i raffineriet og derved gi høy grad av fleksibilitet. Dette er spesielt viktig for oppstart og drift av nye prosessanlegg. Energiverket medfører at raffineriets CO 2 utslipp anslagsvis reduseres med tonn/år. Utslippet fra energiverket vil anslagsvis bli tonn/år de første driftsårene og senere øke. Samlet vil derfor energiverket og raffineriet medføre at CO 2 utslippet fra Mongstad øker. Det vises forøvrig til: Konsekvensutredning for Energiverk Mongstad. Kraftvarmeverk med tilhørende ombygginger i raffineriet. Publisert av Statoil i juni 2005.

26 26 Gassraffinerier og ilandføring Den største bidragsyteren til utslipp av klimagasser ved Ormen Lange Landanlegg (OLL) er brenngassen fra varmeovnene (Hot Oil Heaters). BAT er lagt til grunn ved design, bygging og drift av alle anlegg og utstyrsenheter, og virkningsgraden på varmeovnene er 95%. Energibehovet til OLL vil variere med produksjonsprofilen og trykket i reservoaret samt konfigurering av roterende utstyr. Fakling forekommer bare ved behov for vedlikehold og når det av sikkerhetsmessige årsaker ikke kan trykkavlastes i det lukkede fakkelsystemet ved OLL. Dette innebærer at klimagassutslipp fra fakkel er helt marginalt. På bakgrunn av 1,5 års drift av OLL er det for tidlig å stadfeste planer for 20% reduksjon i klimagass utslipp. Fokuset ved OLL er per tiden på måling og kvantifisering av uslippene og optimalisere effektiviteten i prosessene. Vi forventer å kunne redusere noe på utslippene ved endringer i design og prosedyrer ved MEG regenereringsanlegget, kondensatlasting, identifisering og lukking av diffuse utslipp, og videre målinger på varmetap. Vi kan ikke kvantifisere forventet utslippsreduksjon fra dette på dette tidspunkt. EEST Energy Efficiency Surveillance Tool Dette dataverktøyet baserer seg på real time verdier av energieffektivitet på prosessenhetene. Det skal ved hjelp av EEST bl.a. øke bevisstheten på energieffektiviteten og CO2 utslippene gjennom real time overvåking gi Operasjons teamet mulighet til å gripe inn. EEST skal og benyttes til å visualisere og øke forståelsen for energi produksjon, brenngass forbruk og faklingshendelser. Petrokjemi Ingen kommentarer. 3 Teknologistatus 3.1 Produksjon av Aluminium (ES) Det brukes karbonanoder for å produsere Al metall i Hall-Heroult prosessen som i dag er den enerådende. Det finnes dog to ulike teknologier med hensyn til anoden; 1) Søderberg anode (anodemassen bakes under drift) og 2) forbakte anoder (pre-baked). Søderberg fases nå ut i Hydro, men Elkem Al Lista består kun av Søderberg CO 2 -utslipp fra elektrolysen Teoretisk produseres det 1220 kg CO 2 (333 kg C) per 1000 kg Al i henhold til følgende reaksjon: ½ Al 2 O 3 + ¾ C = Al + ¾ CO 2 Men på grunn av redusert strømutbytte og luftavbrann av anodene under drift er forbruket høyere. Med 95 % strømutbytte vil teoretisk C mengde være 351 kg, og 370 kg ved 90 % strømutbytte. I tillegg vil luftavbrann og reaksjon med CO 2 -gass gi fra kg mer C forbruk. Med 95 % strømutbytte samt luftoksidasjon (ekstra ca kg CO 2 ) og CO-reaksjoner (ekstra kg CO 2 ) vil dette gi typisk et utslipp på kg CO 2 pr 1000 kg Al produsert. I Norge ligger Pre-bake anleggene på et gjennomsnittlig prosessutslipp på 1560 kg CO 2 / tonn Al i 2007.

27 27 For Søderberg teknologi vil utslipp av CO 2 typisk ligge noe høyere enn ved forbakte anoder, typiske verdier er kg CO 2 pr 1000 kg Al produsert. Det eneste Søderberganlegget i Norge har et prosessutslipp på 1760 kg CO 2 pr 1000 kg Al produsert Anodeeffekt. Utslipp CF 4 og C 2 F 6 Når oksidkonsentrasjonen blir for lav i elektrolytten oppstår et fenomen som kalles anodeeffekt. Anoden blokkeres og spenningen stiger til nivå opp til 40 V (fra normalt ca 4 V). Ved denne høye spenningen spaltes fluoridforbindelsene i elektrolytten og dannelse av de to gassene CF 4 og C 2 F 6 skjer. Begge disse gassene er sterke klimagasser, en enhet CF 4 tilsvarer 6500 CO 2 ekvivalenter, og for C 2 F 6 er det tilsvarende tallet Utslipp av PFK blir ikke målt kontinuerlig under drift. Det er nødvendig med avansert måleutstyr (FT-IR) og selve måleprosedyrene er også til dels omfattende. Rapporterte utslipp baseres derfor på utførte måledata på utvalgte celler fra de ulike verkene, samt erfaringsdata hentet fra publiserte data fra andre verk i verden. Metodene for beregning av CF-utslipp følger en internasjonal beregningsmetodikk gitt av Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC). Anodeeffektfrekvensen bestemmes nøyaktig, men ikke alle verk har nøyaktig kontroll på tiden en anode-effekt varer. Ved oppstart av celler er spenningen noe høyere og et tillegg for mengde CFgasser blir gjort ved oppstart. Mengden av CF-gassene er derfor avhengig av hvor ofte anodeeffekt inntreffer på cellen, men også varigheten av anodeeffekten vil selvsagt virke inn på mengder gasser som slippes ut. På grunn av automatisk tilførsel av oksid (punktmatere) og generelt bedre prosess-styring og mer kontroll på konveksjonsforholdene i Al cellene har man lyktes i å redusere frekvensen av anodeeffekt betydelig fra 1990 til i dag. Prosesskontrollen styres på en slik måte at man har en oksidkonsentrasjon i elektrolytten som ligger på et nivå som ikke fører til anodeeffekt. Med hensyn til varigheten av en anodeeffekt arbeides det også intenst med å redusere denne tiden maksimalt for derav å minske PFK utslippene. Oppløsning og distribusjon av oksid i elektrolytten er meget kritisk, og i den forbindelse har Søderberg teknologien med en stor anode en ulempe med hensyn til dannelse av anodeeffekt. Av denne grunn har Søderberg en høyere anodeeffekt frekvens enn pre-bake teknologi. Likevel har man oppnådd en fantastisk reduksjon i anodeeffekt frekvens både for Søderberg og pre-bake teknologi siden Tallene viser at anodeffektfrekvensen har gått ned fra 1-3 pr dag/celle (1990) helt ned til verdier på pr dag/celle. Målet er nå å komme ned til 0 for moderne pre-bake celleteknologi. Elkem Lista har innført punktmaterteknologi på sin Søderbergteknologi og viser nå en anodeeffektfrekvens på ca 0.1 pr dag/celle med blusstid på 2.5 minutt. Dette er blant verdens beste for Søderberg teknologi. Øvrig Søderberg teknologi i Norge er nå nedlagt pr I Figur 5 er det vist en oversikt over historiske utslipp av CO 2 -prosessgass, PFK-gasser samt produksjon av Al i tidsrommet Det viser tydelig at reduksjon av PFK gassutslippene har vært den dominerende faktoren som har bidratt til en total reduksjon av CO 2 -ekv. utslipp.

28 28 CO2 ekv. (tonn) eller tonn Aluminium Total CO2 prosess PFK Al prod Figur 5 Historiske utslipp av CO 2 -prosess gass, PFK-gass samt produksjon av aluminium i Norge. Dersom man beregner spesifikke utslipp per enhet produsert er trenden meget klar som vist i Figur 6. 6,0 5,0 CO2 ekv. total CO2 ekv prosess CO2 ekv PFK CO2 ekv / tonn Al 4,0 3,0 2,0 1,0 0, Figur 6 Spesifikke utslipp CO 2 -ekv. fra norske aluminiumsverk ( ). Prognose for 2010 er basert på nedleggelse av Søderberg Karmøy samt noe reduserte PFK utslipp, men med samme produksjonsvolum som i Elektrisk kraft Det er verdt å påpeke at den elektriske kraften som brukes for produksjon av aluminium i Norge er kun basert på vannkraft. I motsetning til kullkraft og gasskraft vil det derfor ikke bli ekstra CO 2 utslipp fra energiproduksjonen i Norge. Med bakgrunn i dette, samt teknologi og know-how for øvrig, er produksjon av Aluminium i Norge blant de reneste og mest effektive globalt sett.

29 Produksjon av anoder og karbonmaterialer (APR) Aluminium - Forbrente anoder Forbakte anoder produseres i tre anlegg i Norge, ved Hydro sine anlegg på Årdalstangen og Sunndalsøra, og Alcoa Norway sitt anlegg i Mosjøen (tidligere Elkem). Råstoffene er petrolkoks og flytende kulltjærebek som bindemiddel (ca %). Petrolkoks og bek blandes ved ca C i intensivmiksere og vibreres til kompakte grønne blokker som typisk veier et tonn eller mer. De grønne anodene bakes i brennovner fyrt med gass. Brennovnene består av flere kammer som er knyttet sammen gjennom gasskanaler for oppvarming av anodene. I hvert kammer plasseres flere anoder både i lengde og høyde. I tillegg benyttes pakkoks rundt anoden, både for stabilitet og for å hindre avbrann fra anodene. Oppholdstid fra innsetting gjennom baking til uttak er typisk rundt 15 døgn og maks temperatur er i størrelsesorden 1150 til 1250 C. Produksjonen medfører utslipp av CO 2, som skyldes: 1. Vekttap under bakingen (avdriving av hydrokarboner fra beken som forbrennes), ~170 kg CO 2 /tonn bakte anoder 2. Avbrann av pakkoks, ~100 kg CO 2 / tonn bakte anoder 3. Fyring med gass (LNG), ~100 kg CO 2 /tonn bakte anoder Normale CO 2 -utslipp er derfor mindre enn 400 kg/tonn anode produsert. Ved sammenlikning av anodeproduksjonen ved forskjellige bedrifter må det både tas hensyn til at det kan være forskjeller i bakestrategi, dvs. hvilken topptemperatur anodene bakes ved, og at det er snakk om forskjellige ovnsteknologier. Det er i prinsippet to teknologier for brennovner; åpen og lukket. Alcoa Mosjøen har brennovn av åpen type og Hydro benytter lukket ovn. I utgangspunktet er det hvor effektiv ovnene er i forhold til energiutnyttelse som bestemmer mengde CO 2. Tidligere ble ovnene ofte fyrt med olje, men gassfyring, som gir lavere CO 2 -utslipp, er i dag praksis i alle bedrifter. Hydro Årdal Carbon har en produksjonskapasitet på vel tonn anoder, Hydro Sunndal vel tonn per år og Alcoa Mosjøen har en kapasitet i størrelsesorden tonn per år. Karbonmaterialer Hovedproduksjonen av karbonmaterialer skjer ved Elkem Carbon i Kristiansand. Det vesentlige bidraget til utslipp kommer fra kalsineringsovnene (13 stk), hvor råmaterialer baert på petrolkoks og antrasitt behandles. Det benyttes elektrisk strøm (elektrokalsinering) som gir motstandsoppvarming i karbonmaterialene. Behandlingstemperaturen vil avhenge av hvilket produkt som lages, men temperaturer godt over 2000 C er mulig. Klimagassene kommer i hovedsak fra flyktige organiske forbindelser i råmaterialene. Avdampingen skjer i all hovedsak ved lave temperaturer (opp til 600 C) og fakling av disse avgassene er praksis i dag. Muligheten for å utnytte denne energien i varmegjenvinnig vurderes. Kalsinerte karbonmaterialer benyttes i hovedsak i Søderberg-elektroder for smelteverksindustrien og som oppkullingsmiddel i støpejernsindustrien, men det lages også spesialprodukter for andre formål. Utslippene av CO 2 er i området 230 kg/tonn kalsinert masse. Da dette tallet er avhengig av andel flyktige komponenter i råmaterialene, kan dette variere noe med endringer i produktfordeling. 3.3 Produksjon av silisium og ferrosilisium (TL) Bortsett fra fremstilling av høyrent silisium for solceller og elektronikk produseres all silisium og ferrosilisium i elektriske lysbueovner. Produsenter er Elkem (Thamshavn, Bremanger, Bjølvefossen og Salten), Finnfjord og Fesil (Holla og Rana Metall). Ferrosilisium som produseres i Norge inneholder fra 45 til 95 % Si. Silisium til solceller fremstilles fra silisium av metallurgisk kvalitet, men også andre prosesser er under utvikling. I smelteovnen reduseres kvarts (SiO 2 ) med karbon (C) til SiO og Si, og C oksideres til CO. Det er ikke termodynamisk mulig å benytte oksidasjon av CO til CO 2 i denne reduksjonsprosessen. Varmen

30 30 som behøves kommer fra forbruket av elektrisk energi. Karbonet gir kjemisk energi. Andelen av tilført SiO 2 som reduseres til Si er %. Resterende silisium er omdannet til SiO (g), som sammen med dannet CO forbrennes til SiO 2 og CO 2 i ovnshetten med oksygen i luften som suges inn i ovnshetten. Silikastøvet som dannes fraskilles i posefiltre, og brukes i dag i mange produkter. Varmeinnholdet i avgassen tilsvarer omtrent forbruket av elektrisk energi. Gjenvinning av varme fra ovnsgassen er mulig, se for øvrig vedlegg 3, men er avhengig av at det finnes avtagere for varme i nærheten (store varmeforbrukere, fjernvarmenett, etc). Elkem Thamshavn var tidlig ute med produksjon av elektrisk kraft fra sin ovnsgass, el. gjenvinning krever høy avgassenergi. Avgassen innholder ca 3-6 % CO 2 og minimale mengder uforbrent CO. Karbonråvarene er kull, koks, trekull og treflis. For å karakterisere egnethet i FeSi/Si-ovnene måles SiO-reaktivitet i disse råvarene i SINTEFs SiO-reaktivitetstest. Treflis brukes for å få tilstrekkelig porøsitet i chargen. Flisa vil omdannes til trekull, men utnyttes nok dårlig som reduksjonsmateriale. Trekull er et meget godt reduksjonsmiddel, og brukes spesielt ved produksjon av silisium. Det er påvist at når trekull utgjør % av tilsatt karbonmengde oppnås høyt silisiumutbytte. Det er ingen økonomisk gevinst ved å bruke mer trekull. Driftsteknisk vil det ikke være problematisk å bruke vesentlig mer trekull enn i dag. Mer om bruk av trekull, se avsnitt 4. Både kull og koks brukes som reduksjonsmiddel. Når produsentene i dag foretrekker å bruke kull, er det både pga. pris, og fordi de ved å bruke kull har et mye større utvalg, slik at de kan velge et reduksjonsmateriale med riktig SiO-reaktivitet. Dersom alt kull erstattes av koks vil CO 2 -utslippet kunne reduseres med ca. 10 %, men globalt vinner man ikke noe fordi utslippene i stedet kommer fra koksverkene. Årsaken til at kull gir større CO 2 -utslipp fra smelteovnen, er de flyktige bestanddelene i kullene. CO 2 -utslippet er ca. 5,0 tonn CO 2 /tonn Si og ca. 4,0 tonn CO 2 /tonn FeSi75. I tillegg har man utslipp av metan på ca. 0,12 kg CH 4 /tonn Si og ca. 0,09 kg CH 4 /tonn FeSi ved batch-chargering av smelteovnen. Ved forbrenning av avgassen dannes det lystgass, ca. 0,04 kg N 2 O/tonn Si og ca. 0,03 kg N 2 O/tonn FeSi ved batch-chargering. Totalt utgjør utslippene av CH 4 og N 2 O opptil ca. 0,2 % av klimagassutslippet i CO 2 -ekv, og kan neglisjeres ved en vurdering av mulige tiltak. Totalt utslipp i CO 2 -ekvivalenter fra FeSi og Si-produsentene ble redusert fra tonn i 2000 til tonn i Dette er en reduksjon på 44 %, som skyldes at 3 av 11 fabrikker er nedlagt, en er ombygget til en vesentlig mindre produksjon (Solar grade silicon) og at de gjenværende har redusert sin produksjon. 3.4 Produksjon av ferromangan og silikomangan (BM) Ferromangan (FeMn) med høyt og lavt karboninnhold, standard silikomangan (SiMn) og SiMn med lavt karboninnhold produseres i Norge ved elektrisk reduksjonssmelting i lukkede smelteovner. Produsenter er Eramet Sauda, Eramet Porsgrunn, Tinfos Jernverk på Øye og RDMN i Mo i Rana. Produktene skreddersyes for kundene med spesifikasjoner for hvert element (Mn, C, P, N, etc.). Produktene benyttes for legering av jern og stål for å tilføre ønskede egenskaper som f. eks. styrke.. Manganlegeringene produseres fra manganmalmer, med metallurgisk koks som reduksjonsmiddel og dolomitt og/eller kalkstein som slaggdanner. FeMn produseres ved ca o C, og tappet metall har et høyt karboninnhold (ca. 7 %). Slagg fra FeMn- produksjonen benyttes ved produksjon av SiMn. Prosesstemperaturen er litt høyere for SiMn, og i tillegg benyttes også kvarts. Det kan også tilsettes noe ferdig redusert metall (FeSi), slik at karbonbehovet i ovnen reduseres. Det er nødvendig med en viss stykkstørrelse for god ovnsdrift. Fra manganmalm som inneholder mye finstoff produseres først mangansinter i et sinteranlegg. Finstoff fra malm og koks blandes og fra blandingen produseres det sinter ved ca o C. Sinter kan også importeres (gir økt utslipp i utlandet).

31 31 I Norge benyttes både karbonatisk (MnCO 3 ) og oksidisk manganmalm (MnO 2, Mn 2 O 3, Mn 3 O 4 ) med varierende innhold av bl a jernoksid (FeO eller høyere oksider). CO 2 -utslippet blir dermed avhengig av malmtypen. I øvre del av ovnen vil karbonatisk malm samt slaggdannere avspalte CO 2, mens oksidisk malm forreduseres til MnO med CO- gass produsert lenger ned i ovnen. Sistnevnte reaksjon er avhengig av den relative reaktivitet mellom malm og koks. I praksis vil noe av reduksjonen også foregå med fast karbon, over ca 1000 o C. MnCO 3 MnO + CO 2 CaCO 3. MgCO 3 (dolomitt) MgO + CaO + 2CO 2 CaCO 3 (kalkstein) CaO + CO 2 MnO 2 + CO MnO + CO 2 Produsert CO 2 -gass vil kunne reagere med karbon i øvre del av ovnen, ifølge Boudouardreaksjonen, og dermed øke karbonforbruket: C + CO 2 = 2 CO Lenger ned i ovnene smelter oksidene til slagg, metall dannes og kan tappes ut: MnO + (1+x)C = Mn + xc (løst)+ CO FeO + C = Fe +CO SiO C = Si + 2 CO Karboninnholdet i FeMn kan reduseres ved karbonfersking i en MOR- konvertor ved at flytende FeMn blåses med oksiderende gass (O 2, CO 2 ) og Argon. Temperaturen øker ( o C), karboninnholdet reduseres til 0,5-1,5 % og CO- gass dannes. Siden smelteovnene er lukket har avgassen et høyt CO- innhold og kan benyttes som energikilde eller som syntesegass. Ved RDMN selger man mesteparten av smelteovnsgassen til Mo Industripark. Fra bedriftenes svar i kapittel 2.6, Tabell 10 som oppsummerer tiltak på lengre sikt mot 2050, er status for energigjenvinning oppsummert for Eramet og Tinfos: Pr har Eramet Sauda teoretisk 360 GWh/år tilgjengelig for gjenvinning fra forbrenning av ovnsgass. Av dette kan 109 GWh/år gjenvinnes som elektrisk energi. Planene for gjenvinning til elektrisk energi er klare. I 2008 leverte Eramet Porsgrunn 66 % av produsert ovnsgass til energigjenvinning ved forbrenning hos Yara. Denne andelen kan økes. Pr har Tinfos Jernverk teoretisk 800 GWh/år tilgjengelig for gjenvinning. Ca. 100 GWh/år gjenvinnes i dag ekskl. varmt vann til fiskeoppdrett. 88 GWh/år som elektrisitet og 12 GWh/år som fjernvarme. Ingen kostnader er oppgitt i forbindelse med mulig energigjenvinning. Kostnader må beregnes i hvert enkelt tilfelle. Økt leveranse av ovnsgass forutsetter at nabobedrifter kan ta imot. Utslipp fra produksjonen av manganlegeringer i 2007 regnet som CO 2 ekvivalenter var tonn totalt, hvor prosessutslipp bidro med 99,3 % mens fyring utgjorde resten. Prosessutslippet fra manganlegeringer har økt med ca 25 % siden år 2000 fordi produksjonen har økt ved Tinfos Jernverk og RDMN har kjøpt Elkem Rana og lagt om produksjonen fra ferrokrom til manganlegeringer. Ved omlegging fra ferrokrom til ferromangan reduseres CO 2 -utslippet. Utslipp fra produksjon av ferrokrom må inkluderes i bransjen for år 2000, slik at samlet prosessutslipp da var tonn CO 2. Dermed er CO 2 - utslippet redusert med ca 3 % fra 2000 til 2007.

32 32 God praktisk for prosessutslipp ifølge retningslinjer fra IPCC 2006 /2/ er 1,3-1,5 tonn CO 2 pr. tonn produkt for disse manganlegeringene. De norske produsentene har kommet langt med å effektivisere produksjonen og redusere spesifikke CO 2 -utslipp per tonn produkt når koks brukes, og har satt standard for IPCC- anbefalingene. Utslippene ligger i nedre sjikt, eller lavere. Råstoffene varierer imidlertid så en viss variasjon i utslipp må forventes. I Brasil har trekull vært et viktig reduksjonsmiddel. Trekull er CO 2 - nøytralt. Det burde være teknisk mulig å erstatte noe av koksen med trekull, av klimahensyn, andre fordeler er det ikke. Bruk av trekull vil kreve betydelige investeringer ved de norske bedrifter /1/. Det vil også kreve god tilgang på trekull med brukbar kvalitet, og de prosesstekniske utfordringer må løses, som noen av bedriftene nevner i spørreundersøkelsen ved en tidshorisont opp til Produksjon av titanpigment (LK) Tinfos Titan & Iron KS (TTI) er et ilmenittsmelteverk i Tyssedal. Verket produserer meget rent jern og slagg med % TiO 2. Jernet går til støperier, og benyttes blant annet til nodulært støpejern (duktil jern). Slaggen går, avhengig av forurensningselementer, til enten sulfatprosessen eller kloridprosessen. Førstnevnte er den eldste av disse prosessene og synes etter hvert å fortrenges av den nyere kloridprosessen. Disse prosessene gir begge ren rutil (TiO 2 ), som er et pigment med svært høy opasitet (hvithet) og brytningsindeks. Et viktig mellomprodukt fra kloridprosessen er titan tetraklorid (TiCl 4 ) som kan viderebehandles i Krollprosessen og gi titanmetall. TTI benytter en prosess kalt Tyssedalsprosessen som skiller seg fra andre prosesser ved at den er en to trinns prosess med utvinning av jern. Ilmenittmalm pelletiseres og brennes på en vandrerist. De oksiderte pelletene går så inn på første hovedtrinnet, som er forreduksjon i en rulleovn. Her blir pelletene redusert ved ca 1100 C med kull til ca 60 % metallisering. Reduserte pellets blir sammen med koks og kull satt på en tre-fase smelteovn med fryseforing. I smelteovnen blir mer av jernoksidet redusert ut, til ca 10 % gjenstår i slaggen. 10 % FeO beholdes i slaggen for å opprettholde tilstrekkelig viskositet under tapping. Slaggen støpes ut og knuses. Jernet tappes, raffineres og legeres opp. TTI benytter for eksempel Tellnes-ilmenitt som pr. 5 mol Ti kan beskrives som: 4FeTiO 3 + 1,0MgTiO 3 + 0,75Fe 2 O 3 der FeTiO 3 og MgTiO 3 danner en fast oppløsning, mens Fe 2 O 3 hovedsakelig foreligger som lameller i ilmenittkornene. I tillegg foreligger små mengder silikater samt oksider av Cr og V etc. Disse er i det følgende sett bort fra. Ilmenitten tenkes behandlet først ved en oksidasjonsprosess ved ca C der den oksideres etter lign.: 4FeTiO 3 + 1,0MgTiO 3 + 0,75Fe 2 O 3 + O 2 = 2,75 Fe 2 TiO 5 + MgTi 2 O 5 + 0,25TiO 2 der Fe 2 TiO 5 og MgTi 2 O 5 danner en blandfase (M 3 O 5 -fase), og det er i hovedsak det treverdige jernet i denne fasen som reduseres, mesteparten til metallisk jern som danner egen fase, og noe jern som forblir i slaggen som toverdig jern. Regner vi for enkelhets skyld med at alt jernet reduseres til metallisk, og at reduksjonen foregår utelukkende med karbon med karbonmonoksid som produkt, får vi: 2,75 Fe 2 TiO 5 + MgTi 2 O 5 + 0,25TiO 2 + 8,25C = 5,5 Fe + MgTi 2 O 5 + 3,0TiO 2 + 8,25CO og det er dette som gir CO 2 -utslipp fra denne prosessen. Denne CO- gassen kan utnyttes til energiformål, se Tabell 9.

33 33 QIT (Quebec Iron and Titanium) i Sorel, Canada har også utviklet en slaggprosess som i likhet med TTIs prosess tar vare på ilmenittens jerninnhold og produserer da såkalt Sorel-slagg. Andre prosesser for kjemisk videreforedling i kommersiell skala er først og fremst prosessene kalt Becher og Benelite. Disse prosessene benytter hhv hel eller delvis reduksjon av jernet i ilmenitten med etterfølgende utluting i ammoniumklorid eller saltsyre oppløsninger og produktet er syntetisk rutil (SR) med TiO 2 -innhold i området %. I disse prosessene er jernproduktet i form av slam som er vanskelig å utnytte kommersielt. Figur 7 Produksjon av titanpigment (TiO 2 ) fra ilmenitt ved sulfat- og kloridprosessene. Figur 7 viser de viktigste råmaterialene som brukes til framstilling av titan metall og pigment. I Norge er det et selskap, Titania AS, som driver en ilmenittgruve, Tellnes i Hauge i Dalane, og produktet derfra er en såkalt Hardrock ilmenitt. Ilmenitt er en typisk M 2 O 3 struktur, der M i hovedsak betegner et jernatom (II) og et titanatom (IV). Det finnes to hovedtyper ilmenitt, ilmenitt fra berggrunn og ilmenitt fra sanddeponier. Det er store forskjeller på ulike malmtyper med hensyn til kornstruktur, forurensninger og forhold mellom jernog titanoksid. Naturlig ilmenitt er i hovedsak jern- og titanoksider som ofte danner en jernrik- og en titanrik- fase. Dersom det er en sandilmenitt vil også begrepet weathering spille inn i fordeling mellom to- og treverdigjern. Med begrepet weathering menes at jernet i sandilmenitten er blitt oksidert fra to- til treverdig jern. Det treverdige jernet kan løses ut av nedbør/vann, slik at ilmenitten blir mer titanrik. Weathering er en slags kjemisk erosjon /4/.

34 Sulfat- og kloridprosessene Begge disse prosessrutene har TiO 2 -pigment som produkt, og deres betydning må sees i lys av at mer enn 90 % av all titan som selges til sluttbruker faktisk er oksid. I sulfatprosessen, som ble utviklet tidlig på 1900-tallet, reagerer titanmalm eller -slagg med varm, konsentrert svovelsyre for dannelse av titanyl sulfat som separeres fra løsningen og renses, hydrolyseres og kalsineres til TiO 2. Dette materialet viderebehandles for å gi ønskede størrelsesfordelinger og overflateegenskaper avhengig av anvendelsen pigmentet produseres for. Jernet i råmaterialet reduseres til toverdig, eventuelt ved tilsats av skrapjern, og danner et jernsulfat kalt copperas (FeSO 4. 7H 2 O). Dette utnyttes delvis som f. eks. tilsats i kloakk, men generelt produserer denne prosessen relativt store mengder biprodukter som er vanskelige å resirkulere eller utnytte på annet vis. Prosessen er delvis utviklet i Norge, og benyttes i dag ved Kronos Titan sitt anlegg i Fredrikstad. Kloridprosessen ble utviklet av Du Pont sent på 1950 tallet, særlig med sikte på behandling av såkalt Beach Sand som inneholder rutil og weathered ilmenitt. I denne prosessen kloreres malmen sammen med koks i fluidisert seng ved o C og danner en gassblanding av titan tetraklorid, karbonmonoksid og andre metallklorider. Gassen avkjøles trinnvis for avseparering av ikke-titan saltene mens hovedproduktet TiCl 4 kondenseres og renses i flere trinn, blant annet destillasjon, og oksideres så til TiO 2. Dette rå-pigmentet må viderebehandles avhengig av anvendelse. Hovedforskjellene mellom disse to prosessrutene ligger i de første trinnene som er batch-vise for sulfatprosessen, men kontinuerlige for kloridprosessen. Fortrinnene til kloridprosessen er først og fremst at sulfatprosessen genererer i størrelsesorden 5-6 ganger mer unyttbare biprodukter, og kloridprosessen har også vesentlig lavere energiforbruk. På den annen side er kloridprosessen mer restriktiv når det gjelder krav til råmaterialene; partikkelfordelingen må egne seg for fluidisering, og må derfor typisk være som sand, og materialet må heller ikke inneholde elementer som danner flytende forbindelser ved den aktuelle fluidiseringstemperaturen. Tellnes-ilmenitten er karakterisert av et betydelig MgO- innhold, noe som gjør den uegnet til bruk i kloridprosessen på grunn av dannelse av flytende magnesiumklorid. Både ilmenitten og slagg produsert med basis i Tellnes ilmenitten går derfor til sulfatprosessen. Kloridprosessen gir noe høyere spesifikt CO 2 - utslipp enn sulfatprosessen. 3.6 Produksjon av silisiumkarbid (BM) Produksjon av silisiumkarbid skjer på tradisjonelt vis i Acheson- prosessen, en åpen batchvis prosess. Produsenter er Saint- Gobain i Lillesand og Washington Mills på Orkanger. Råmaterialene kvarts og petrolkoks blandes og settes på ovnene. I midten av hver ovn legges en grafittkjerne. Typisk lengde på en ovn er ca 15 meter. Ovnene drives i syklus slik at noen er i produksjon, andre avkjøles, utgraving pågår i noen, mens atter andre bygges opp igjen. Grafittkjernen er strømførende i produksjonsfasen. Omsettingen til silisiumkarbid (SiC) skjer da i løpet av timer. Det er helt nødvendig å benytte fast karbon for at reaksjonen skal skje (naturgass er for eksempel uaktuelt). Forenklet beskrives omsettingen ved ligningen: SiO C = SiC + 2 CO. Hovedproduktet er en hard, rekrystallisert α-sic (crude) som dannes i midten (brødet), hvor temperaturen blir høy (> 2000 ºC). Rundt denne dannes en sone med β-sic hvor temperaturen er lavere, mens ytterst er uomsatte råmaterialer som brukes om igjen. Bedriftene videreforedler selv SiC i ulike prosesser (nedmaling etc). Tradisjonelt har SiC blitt benyttet som slipemiddel og i

35 35 keramiske produkt. Nå benyttes produktene hovedsakelig i partikulærfilter for dieseldrevne biler og til saging av silisium wafere til bruk i solceller. Utslipp av fossilt CO 2 skjer ved at CO- gassen oksideres til CO 2 i de ytterste sjikt og i kontakt med luft mens avgassen suges ut av ovnshuset, gjennom pipe. En god del av karbonet (33 % støkiometrisk) bindes i produktet. Petrolkoks inneholder ca % flyktige bestanddeler som også bidrar til CO 2 -utslipp og et lite metanutslipp. Utslipp av metan er beregnet fra målinger gjennomført av Veritas. Begge produsentene rapporterer nå spesifikt CO 2 - utslipp til SFT til 2,62 t CO 2 /t SiC og 4,2 kg CH 4 /t SiC og baserer sin rapportering på mengde produsert SiC. Spesifikt utslipp av CO 2 - ekvivalenter blir da 2,71 t/ tonn SiC. Bedriftene har redusert sitt CO 2 - utslipp betraktelig siden år 2000 ved at Washington Mills har lagt om fra 6- ovns til 5- ovns drift mens Saint Gobain har lagt ned produksjonen av crude i Arendal. Utslippet fra SiC crude produksjon i Norge var t CO 2 -ekvivalenter i 2000 /1/, mens tilsvarende utslipp i 2007 var , dvs utslippet er redusert med 53 %. Det kjøpes nå inn ferdig SiC crude for videreforedling i Norge. Reduksjonen i CO 2 - utslipp i Norge gir økt utslipp i utlandet. Dersom produksjonen i utlandet baseres på strøm fra kullfyrte kraftverk har CO 2 -utslippet økt globalt sett. Når produksjon av kalsiumkarbid også regnes med i bransjen under karbidproduksjon, er reduksjonen i CO 2 - utslipp siden år 2000 i Norge enda høyere (hele 72 % totalt) siden kalsiumkarbid- produksjonen er nedlagt (ble nedlagt etter år 2000). 3.7 Produksjon av stål (TL) Stål produseres i Norge i dag bare ved smelting av stålskrap i elektrisk lysbueovn (EAF), etterfulgt av raffinering, opplegering og kontinuerlig støping. Totalt utslipp fram til utstøpt stål er ca 0,05 t CO 2 /t stål. Dette utslippet kommer fra antrasitt, karbonelektroder og karbon i ferrolegeringer som tilsettes Til sammenligning er utslippet for stål produsert fra jernmalm i masovn ca. 2 t CO 2 /t stål, som hovedsakelig kommer fra koksen. Den videre prosessering fram til halvfabrikata (stålprodukter) omfatter en rekke prosesser, som krever varme: Valsing, trekking osv. I Norge produseres armeringsstål og stålprofiler (begge i Mo i Rana). Prosessene krever varme, som kommer fra forbrenning av CO-holdig avgass fra mangansmelteovner samme sted (RDMN) og fra fyringsolje. Inntil sommeren 2009 har verkene også brent hydrogen (biprodukt) fra EKA s produksjon av klorat, men denne blir dessverre nedlagt nå. 3.8 Produksjon av nikkel (APR) Råmaterialene til Nikkelverket består i hovedsak av nikkel matte, som også inneholder kobber og kobolt, samt mindre mengder edelmetaller og andre forurensninger. Matte er et svovelholdig produkt som er forredusert fra malm i elektriske lysbueovner. Dette skjer i dag utenfor Norge. Finknust matte klorlutes i syretanker ved høy temperatur slik at Ni og Co løses ut, mens Cu forblir uløst. Klorluteløsningen går igjennom flere rensetrinn for å fjerne forurensninger: Kobolt skilles fra nikkelløsningen gjennom en væske-væske-ekstraksjon. Både Ni og Co felles ut katodisk ved elektrolyse fra syreløsning ved ca. 60 C. Katodeplatene vil i løpet av en uke bli 1 cm tykke, hvoretter de høstes. Høstede katoder blir vasket og klippet i mindre firkanter før produktene blir pakket. Uløst kobber fra klorlutingen overføres til et røsteanlegg for konvertering til kobberoksid, CuO. Under røstingen dannes det SO 2 som konverteres til svovelsyre, H 2 SO 4. Kobberoksidet løses i syre og felles ut katodisk ved elektrolyse tilsvarende Ni og Co. Vaskede kobberkatoder buntes.

36 36 Edelmetaller, som i hovedsak befinner seg i fellingsprodukter blir videreforedlet gjennom forskjellige prosesstrinn. Utslipp av CO 2 fra prosessen skyldes i hovedsak bruk av soda i fellingsprosesser for tynne løsninger, hovedsakelig løsninger med lave innhold av Ni som bleedes fra prosessen. Utfelt NiCO 3 går tilbake til prosessen som fellingsmiddel for Fe. Mindre mengder CO 2 kommer fra produksjon av damp (steam). Nikkelverket tar inn omtrent tonn råstoff per år og kan produsere tonn nikkel, tonn kobber, 5200 tonn kobolt og tonn svovelsyre, samt mindre mengder edelmetaller. Framstillingen av Ni og Co ved Nikkelverket representerer state of the art innenfor elektrokjemisk framstilling. Utslippene ligger på 165 kg CO 2 /tonn nikkel. Totalt utslipp er relativt lavt, det var ca tonn CO 2 - ekvivalenter i Produksjon av mineralgjødsel (TS) Gjødningsfabrikker har to hovedkilder for utslipp av klimagasser. Den ene er CO 2 som dannes under produksjonen av hydrogen for bruk i ammoniakkanlegget. Dette er nærmere beskrevet i kap Den andre kilden er N 2 O som dannes under produksjon av salpetersyre. Det er i dag to anlegg i Norge involvert i produksjon av mineralgjødsel. Begge er del av Yarakonsernet. Yara Porsgrunn har ved hjelp av forbedret katalysatorteknologi i to fabrikker redusert N 2 O utslippene med tonn CO 2 ekvivalenter i løpet av perioden , nesten 30 %. Videre er de i ferd med å installere tilsvarende teknologi i enda en fabrikk, noe som ytterligere vil redusere utslippet med drøyt 10 % i forhold til år Konkrete planer utover dette foreligger ikke, men hvis mulighetene for deponering av fanget CO 2 blir realisert, vil hydrogenanlegget være meget godt egnet rent teknisk for å utnytte denne muligheten. Videre vil et gassrør til Grenland gjøre det mulig å bruke naturgass som råstoff for hydrogenproduksjon i stedet for våtgass, noe som også vil redusere produsert CO 2. For Yara Glomfjord er situasjonen mye den samme som på Herøya. Anlegget har ikke egen ammoniakkproduksjon, slik at hovedkilden til utslipp er salpetersyreanlegget. Ny katalysatorteknologi er delvis installert. Dette har sammen med andre energisparetiltak gitt en reduksjon på tonn CO 2 ekvivalenter i løpet av perioden , nesten 50 %. Dette tallet omfatter imidlertid en del indirekte reduksjon (dvs. reduksjon av utslipp andre steder enn på Yaras eget fabrikkomr åde). Når ny katalysator er ferdig installert overalt, så vil utslippene reduseres med ytterligere 17 % sml. med år Det er ikke rapportert om ytterligere tiltak Produksjon av steinull (BØ) Steinull framstilles av knust mineral. Prosessen er vist skjematisk i Figur 8. Prosessen foregår kontinuerlig i en sjaktovn (cupola furnace). Råmaterialer blir knust og blandet med cupolakoks og tilført ovnen kontinuerlig. Koksen er energikilden. Råstoffet smelter, og viskositet kontrolleres nøye ved å regulere temperatur og mineralsammensetning. Smelten renner ut gjennom dyser, og størkner til tynne tråder ved å blåse med trykkluft.

37 37 Figur 8 Produksjon av steinull. Cupola-koks er en integrert del av prosessen. Den har lav CO 2 reaktivitet og tilstrekkelig styrke, og kan ikke uten videre skiftes ut med CO 2 nøytralt trekull, fordi dette har for høy CO 2 -reaktivitet og lavere styrke. Utslippsreduksjoner vil da fortrinnsvis måtte skje ved å redusere koksforbruket gjennom prosessoptimalisering. Her kan en tenke seg finere korngradering, samt justering av mineralsammensetningen, med tanke på å redusere smeltepunkt og oppnå ønsket viskositet ved lavere temperaturer. Fjerning av karbonater fra råstoffmiksen er også et mulig tiltak. Rockwool Moss og Rockwool Trondheim har et utslipp av CO 2 fra dolomitt og kalk på hhv 8 % og 10% av total CO 2 ekv. Ved å skifte ut denne med ikke-karbonater, vil utslippene kunne reduseres tilsvarende. I følge SFTs database /29/ for 2005, var utslippet i Moss på 0,77 tonn CO 2 ekvivalenter per tonn steinull, mens det var 1,24 tonn CO 2 ekvivalenter per tonn steinull i Trondheim. Dette spesifikke utslippet inkluderer både prosessutslipp og utslipp fra energivare Produksjon av leca og fiberglass (BØ) Leca Leca (Light Expanded Clay Aggregate) blir framstilt av granulert leire. Leiren er som oftest en blanding av brunleire og blåleire. Leiren blir blandet i fersk (plastisk) tilstand, og går deretter inn i en to-trinns roterovn hvor pelletisering og ekspansjon skjer. Krystallvann går av leiren ved ca C, mens ekspansjonen skjer ved ca 1150 C, ved gassdannelse inne i pellets. Selve ekspansjonsprosessen er i hovedsak karbotermisk reduksjon av treverdig jern: Fe 2 O 3 + C = 2 FeO + CO

38 38 Treverdig jern finnes det mest av i brunleire, mens blåleiren må tilføres karbon. I tillegg økes karbonmengden ved å tilsette spillolje til leiren under blanding. I prosessen varmes pellets opp og blir plastiske, slik at smeltefasen tetter overflaten. Samtidig utvikles gass som fanges inne i pellets og blåser den opp. Oppholdstiden vet topptemperatur er noen minutter. For å hindre/redusere sammensmelting av pellets, tilsettes dolomittmel. Etter ekspansjon blir partiklene bråkjølt ved at de går rett ut av roterovnen og inn i en kald luftstrøm. Klimagassutslippet består i hovedsak av CO 2, mesteparten (94 %) fra brensel (kull og spillolje), samt noe fra spalting av dolomitt som tilsettes i prosessen (ca 6 %). Lettklinkerproduksjonen ved Maxit Borge ble flyttet til Maxit Rælingen i I perioden har bedriften redusert utslippene (samlet Rælingen+Borge) fra tonn CO 2 ekvivalenter til tonn, en reduksjon på tonn. Maxit oppgir å ha redusert utslippene med tonn CO 2 ekvivalenter i perioden Dette skyldes innfasing av flytende biobrensler til erstatning for spillolje på begge prosesslinger. Fiberglass Fiberglass lages hovedsakelig fra silikasand, kalkstein og Na-karbonat, men mange andre mineraler kan også inngå som råstoff. Produksjonen foregår batchvis, hvor chargen smeltes og homogeniserer i en ovn som kan fyres både med elektrisitet og fossilt brensel. Selve fiberdannelsen skjer ved at smelten slippes igjennom en elektrisk oppvarmet platinaforing med opptil 3000 hull. Filamentene som kommer igjennom blir fanget og viklet opp enkeltvis. De kan eventuelt kappes opp til matter. Reduksjoner i utslipp kan oppnås ved å unngå bruk av karbonater som råstoff, samt ved å konvertere fra fossilt brensel til biobrensel eller elektrisitet som energikilde. Fiberglassproduksjonen har mye større frihetsgrader i så måte enn tradisjonell produksjon av mineralull med sjaktovn Produksjon av kalk (HJ) Kalk (CaO) produseres ved å dekomponere nedmalt kalkstein, som hovedsakelig består av kalsiumkarbonat (CaCO 3 ), ved høy temperatur i en roterovn; CaCO 3 = CaO + CO 2 (g) Ideelt sett dekomponerer kalsitt (den vanligste formen av kalsiumkarbonat) ved 900 C under en atmosfære av ren CO 2. Temperaturen i ovnen til et kalkverk vites ikke, men antas å være i området C. Man kan også prosessere brent kalk videre til lesket kalk (dvs kalsiumhydroksid, Ca(OH) 2 ) ved å la den reagere med vann; CaO + H 2 O = Ca(OH) 2 Et kalkverk har da gjerne 3 produkter; nedmalt kalkstein, brent kalk og lesket kalk. Utslipp av klimagassen CO 2 skyldes i hovedsak dekomponering av kalkstein (75-80%) og brennstoff (20-25%). Det er vanskelig å gjøre noe med råstoffet kalkstein for å redusere utslippet, men brennstoffet kan muligens endres til å bli helt eller delvis CO 2 -nøytralt. Utover det synes CO 2 -fangst som eneste mulighet.

39 Produksjon av magnesiumoksid (HJ) Magnesiumoksid (MgO) brukes blant annet som råstoff i produksjon av magnesium metall. MgO fremstilles i flere trinn som starter ved kalsinering av dolomitt, MgCa(CO 3 ) 2 ; MgCa(CO 3 ) 2 = MgO + CaO + 2 CO 2 (g) Tradisjonelt har så dette blitt behandlet med sjøvann for å bytte ut kalsium med magnesium (0,13% i sjøvann) da magnesiumhydroksid er mindre løselig enn kalsiumhydroksid; CaO + H 2 O + Mg 2+ = Mg(OH) 2 + Ca 2+ Blandingen kalsineres deretter nok en gang for å konvertere magnesiumhydroksid til magnesiumoksid; Mg(OH) 2 = MgO + H 2 O Hovedårsaken til CO 2 utslippet er da dekomponering av dolomitt i første kalsineringstrinn (teoretisk 480 kg CO 2 per tonn dolomitt) og brennstoff til begge kalsineringstrinn. Det utredes å bruke olivin, (Mg, Fe)SiO 4, som en alternativ magnesiumkilde til dolomitt. Hvis dette lykkes vil CO 2 utslippet kunne reduseres betraktelig. På råstoffsiden kan man tenke seg å gå over til CO 2 -nøytralt brennstoff helt eller delvis Produksjon av sement (HJ) Portlandsementklinker lages ved at et råmel bestående av nedmalt kalkstein, og andre mineraler som inneholder silika (f eks kvarts), alumina (f eks skifer el leire) og jernoksid (f eks industriell kisavbrann) kjøres gjennom en forkalsinator før det sendes igjennom en roterovn hvor selve klinkeren dannes. I roteroven kan materialtemperaturen komme opp i 1450 C mens brenngassene kan være oppe i 2000 C. I forkalsinatoren dekomponerer allerede mesteparten av kalksteinen; CaCO 3 = CaO + CO 2 Og denne reaksjonen står for mesteparten av karbondioksidutslippet fra råstoffene. Hovedmineralet (50-60%) i Portlandsementklinker er trikalsiumsilikat (såkalt alitt) som dannes ut fra en smeltefase; 3 CaO + SiO 2 = Ca 3 SiO 5 Når klinkeren kommer ut av roterovnen, så bråkjøles den for delvis for å stabilisere ustabile faser som f eks alitt. Klinkeren males så i en mølle sammen med gips, som er nødvendig for å regulere størkningen av sementen, og den kalles først Portlandsement etter at klinkeren er nedmalt til en finhet i området m 2 /kg og en midlere partikkelstørrelse på µm. Andre komponenter kan også tilsettes i møllen. F eks anvender man i flere land jern(ii)sulfat for å redusere seksverdig krom til treverdig når vann tilsettes for dermed å unngå kontakteksem for betongarbeidere. Hvis man fyrer kun med kull, så vil det totale CO 2 utslipp per tonn Portlandsementklinker være like i underkant av 1 tonn CO 2 og det vil fordele seg på ca 40% fra brennstoffet og 60% fra råstoffet (hovedsakelig kalkstein). For å redusere dette er det allerede truffet en del tiltak;

40 40 1) Det fossile brennstoffet kull er delvis erstattet med forbehandlet avfall og/eller biobrensel (engelsk; alternative fuel, AF) 2) Noe av Portlandsementklinkeren erstattes med andre reaktive mineralske stoffer i mølla. Eksempelvis flygeaske (ca 20%) fra kullfyrte kraftverk som vil reagere med kalsiumhydroksid fra sementhydratasjonen og danne ytterligere bindemiddel (om enn langsommere enn klinkermineralene) Siden tiltakene 1 og 2 over er CO 2 -nøytrale, så kan man ved dagens teknologi bringe det totale CO 2 - utslipp per tonn sement ned i underkant av 800 kg. Det arbeides med å erstatte ytterligere andel av klinkeren med reaktive mineralske restprodukter fra annen industri, men hvis klinkerandelen blir for liten vil det gå utover tidligfastheten til betongen som dagens byggeskikk forventer skal være høy for å holde produktiviteten oppe. Tap i tidligfasthet kan muligens kompenseres med tilsats av små mengder akseleratorer Petrokjemisk produksjon (TS) Klimagassutslippene i denne industrigrenen kommer fra fire bedrifter og består hovedsakelig av CO 2, svært lite CH 4, litt SF 6 fra én bedrift og neglisjerbare mengder med N 2 O. På grunn av tildels hydrogenrik gass dannes det mindre CO 2 ved fyring i denne bransjen enn ved konvensjonelle fyringsprosesser. Utslippene av CO 2 skyldes forbrenning av hydrokarboner og har to hovedkilder, nemlig fyring for energiproduksjon og fakling. Energiproduksjonen utgjør hoveddelen, mens selve de kjemiske reaksjonene i prosessene ikke gir CO 2 som produkt. Et unntak her er Tjeldbergodden, men prosessdannet CO 2 forbrukes nesten totalt i selve metanolsyntesen. Mer effektive ovner ser ut til å være den mest aktuelle innsparingsmuligheten for Noretyl A/S før På noe lenger sikt ( ) vurderer man også muligheter for å levere mer av gassen metan til brennstoffnettet i stedet for å fakle den. Allerede gjennomførte tiltak er redusert fakling ved at mer etan sendes til brenngassnettet og at dampeksporten er redusert, noe som leder til mindre fyring. Ineos Bamble har et kontinuerlig forbedringsprosjekt rundt reduksjon av dampforbruk med 15-20%. Ineos Norge har redusert brenngassbehovet i en cracker og dermed kuttet utslippet med 7500 tonn CO 2 -ekvivalenter tilsvarende 7,7 % reduksjon. De har ikke oppgitt videre planer. Metanolfabrikken på Tjeldbergodden har redusert utslipp fra fakling med 12 % siden år Årsaken er økt driftsregularitet. Utover dette er ingen nye tiltak spesifisert Oljeraffinering (HK) De viktigste hovedprosessenhetene i et oljeraffineri er: 1. Destillasjonstårnet for råolje 2. Cracker for bunnfraksjonen fra tårnet 3. Koksovn for meget tunge fraksjoner 4. Avsvovlingsanlegg Råoljen føres inn i nedre del av destillasjonstårnet ved ca 400 C slik at de fleste komponentene i oljen fordampes og fraksjoneres ut ved kondensasjon på ulike nivåer høyere opp i tårnet. Bensin, som er den letteste fraksjonen, kondenseres ut ved ca 150 C. Bunnfraksjonen blir ikke fordampet og inneholder tyngre oljer, voks og asfalt (bek og tjære).

41 41 Bunnfraksjonen behandles i en såkalt cracker, der de tyngre komponentene blir spaltet i lettere komponenter, som igjen blir fraksjonert i et mindre destillasjonsanlegg. Cracking kan utføres katalytisk og katalytisk i kombinasjon med hydrogenering. Cracking kan også utføres kun termisk og kalles da ofte visbreaking. I koksovnen skjer også en termisk spalting til lettere fraksjoner. Restproduktet her er petrolkoks. I tillegg til de fire hovedenhetene består et oljeraffineri av en rekke andre prosessenheter som omfatter kjemiske reaktorer og mindre destillasjonsanlegg. Hensikten med mange av de andre enhetene er å oppgradere hydrokarboner fra hovedprosessene 1-3. Stort sett alle prosessene i et raffineri krever energi i form av oppvarming. I tillegg krever destillasjon avkjøling for å kondensere ut fraksjonerte komponenter. Avkjøling av gass er nødvendig i forbindelse med utskilling av uønskede komponenter ved absorpsjon og også i andre sammenhenger. For å utnytte energien best mulig benyttes et stort antall varmevekslere mellom ulike gass og væskestrømmer. Viktigst er her forvarmingen av råolje med spillvarme fra eksos og kjøleanlegg. Nesten alle prosessene i et raffineri er integrert. Det integrerte anlegget optimaliseres kontinuerlig med sikte på best mulig utbytte og bruk av minst mulig energi. Energikilden for et raffineri er hovedsaklig gass produsert fra råoljen og noe fyringsolje. Kilden til CO 2 -utslipp fra oljeraffinerier er alt fossilt brensel som benyttes til oppvarming i de forskjellige prosessenhetene. Varmen utnyttes enten direkte eller via dampproduksjon. Essoraffineriet på Slagentangen oppgir at de letteste gassene fra toppen av destillasjonstårnet (metan og etan) benyttes som fyrgass for oppvarming av prosessene. I statusrapport for oppgir raffineriet at fyrgassen inneholder nærmere 50 vol. % hydrogen og at utslippet av CO 2 derfor er relativt lavt i forhold til den energien som forbrukes. For andre oljeraffineri er trolig innholdet av hydrogen i fyrgassene mindre på grunn av et stadig økende behov for å utnytte dette hydrogenet direkte i prosessene til oppgradering av produktene. Mye av det økte hydrogenbehovet skyldes krav om å fjerne svovel i produktene. Til dette benyttes katalytiske prosesser, der hydrogen reagerer med svovel i oljefraksjonene til hydrogensulfid (H 2 S). H 2 S separeres fra sluttproduktene. Man har også et økende krav om å øke forholdet mellom hydrogen og karbon (H/C-ratio) i forskjellige drivstoff (fuel reformulation) slik at CO 2 utslippet fra forbruk av disse reduseres. Ved hydrocracking benyttes eksempelvis hydrogen til å danne mettede hydrokarboner. Typiske produkter er diesel drivstoff for jetmotorer (parafin). Det dominerende utslippet av klimagasser fra oljeraffineri er CO 2. Utslippet av CH 4 utgjør en liten andel, også når det er omregnet til CO 2 -ekvivalenter. I tillegg oppgis en liten mengde N 2 O. Utslippet av CO 2 fra Slagentangen og Mongstad skyldes i hovedsak forbrenning av fyrgass og andre hydrokarboner som dannes i raffineringsprosessene. En liten del av CO 2 utslippet skyldes fakling av overskuddsgass. Metanutslippene er diffuse utslipp og utslipp fra lasting. N 2 O finnes i spormengder i avgasser fra forbrenning. Utslippene av CO 2 beregnes fra prosessdata. Utslippene av CH 4 og N 2 O i avgasser baserer seg på koeffisienter hentet fra litteraturen. Statoil Mongstad har gjennomført målinger av utslipp av CH 4 fra diffuse kilder.

42 42 Oljeraffineriene overvåker utslippsforhold og massebalanser nøye ved målinger og beregninger, og utslippsdata for CO 2 er derfor pålitelige. Utslippskoeffisienter for CH 4 og N 2 O vil i praksis være avhengige av lokale forhold; og utslippstallene blir derfor estimater. Når det gjelder målingene av diffuse utslipp, blir resultatene her ofte meget usikre. Vurderinger ovenfor gjelder for historiske utslippstall så vel som for prognosene. Oljeraffineriet på Mongstad er det største av de to gjenværende raffinerier i landet og behandler ca. 10 millioner tonn råolje per år. Destillasjonskapasiteten er på fat råolje per døgn. Raffineriet mottar olje fra tankskip via egen terminal, men er også direkte tilknyttet to oljeledninger- en fra Troll B og en fra Troll C plattformen. I tillegg behandler prosessanleggene på Mongstad kondensat og våtgass fra gassterminalen på Kollsnes og råoljeterminalen på Sture. Våtgassen transporteres som NGL sammen med kondensatet i rør til Mongstad, hvor det fra disse råstoffene produseres propan, butan og nafta. Karakteristisk for Mongstad raffineriet er en stor andel lette produkter. Denne produktprofilen er oppnådd ved å installere en katalytisk cracker, som medfører et betydelig energiforbruk. Utslippene fra råoljeterminalen på Mongstad og fra tankskip under lasting er medregnet i rapporterte utslipp fra raffineriet, men utgjør en liten andel. Oljeraffineriet på Slagentangen behandler ca. 6 millioner tonn råolje per år. Råoljen kommer fra tankskip via egen råoljeterminal. Raffineriet har en forholdsvis stor andel tyngre produkter, som dieselolje Gassraffinering og ilandføring (TS) Hovedkilden til utslipp i disse anleggene er fyring, spesielt dampkjeler for produksjon av damp til destillasjonskolonner og dampturbiner som driver kompressorer. Ormen Lange-anlegget har primært utslipp fra varmeovner. BAT ble lagt til grunn ved design. Fakling forekommer bare ved driftsforstyrrelser og ved vedlikehold. Anlegget ble først åpnet i 2007, og man er så langt fortsatt ikke ferdig med innkjøringsperioden. Først når den er over har man mulighet for å legge mer langsiktige planer. I løpet av innkjøringen regner man imidlertid med å forbedre prosedyrene slik at utslipp ved bl. a. kondensatlasting vil reduseres. Det samme gjelder diverse diffuse utslipp. Kvantifisering er så langt ikke mulig. Stureterminalen rapporterer ikke om noen planlagte tiltak, men peker på at gjennomstrømningen vil falle drastisk i tiden fremover muligens halvering i løpet av en femårsperiode. Dette vil i seg selv lede til minskede utslipp. Terminalen har allerede i dag lukket fakkel og VOC gjenvinning. På Kårstø er det gjennomført tiltak for redusert fakling samt oppgradering av to dampdrevne kompressorer. Dette har redusert utslippet med tonn CO 2 -ekvivalenter (5,6 %) sml. med år Videre ble det i 2005 valgt en elektrisk drevet kompressor for å behandle økt produksjon. Dette førte ikke til redusert utslipp, men kan ha hindret en økning. For perioden ( ) vurderer man planer som vil redusere behovet for damp, med tilsvarende redusert fyring. Dette omfatter gjenvinning og bruk av varmt kondensatvann fra dampturbiner på kompressorer, introduksjon av varmepumper, ombygging av debutanizer/c 4 -splitter og forbedret varmegjenvinning fra salgsgass.

43 43 For Kollsnes er det ikke oppgitt gjennomførte eller planlagte tiltak. Imidlertid bør dette utdypes noe. Kollsnes, som i likhet med Kårstø er drevet av Gassco, er nyere og i utgangspunktet mer energieffektivt utformet. Bl. a er alle salgsgasskompressorer elektrisk drevet, og videre er det ingen fraksjonering (destillasjon) på anlegget. Disse to faktorene minsker behovet for damp, noe som gir mindre fyring med tilsvarende klimagassutslipp. Melkøya (Snøhvit) må sies å ha vært i unntakstilstand. Bortsett fra ren brannslukking har man så langt arbeidet med finpussing av driftsprosedyrer samt trening av de ansatte. Det har ikke vært anledning til å legge planer på lengre sikt. Det bør imidlertid presiseres at anlegget i utgangspunktet var energioptimalt designet. Ved en glipp gikk det ikke ut spørreskjema til denne bedriften. Opplysningene ovenfor er derfor basert på en telefonsamtale. Men opplysningene som er gitt der bekrefter hva man i forkant kunne forvente. 4 Mulig bruk av trekull, et CO 2 - nøytralt tiltak Dette kapittelet er tatt med fordi flere svar fra bedriftene har nevnt bruk av trekull som et tiltak, og henvist til FFF og SINTEF- arbeider uten å oppgi kostnader og mulige klimagassreduksjoner. Silisium og ferrosilisium produsenter har f eks nevnt trekull som tiltak i kvalitative beskrivelser av mulige klimagassreduksjoner mot 2020 og 2030, her henvises til Tabell 8. Manganprodusenter har nevnt bruk av biokarbon som et mulig tiltak på lengre sikt mot 2050, se Tabell 10. CO 2 Videre har en silisiumkarbidprodusent henvist til et litteraturstudie gjennomført ved SINTEF på å delvis benytte trekull istedenfor petrolkoks som et mulig tiltak mot 2020, se Tabell 3 og Tabell 8. Disse tiltaka er også nevnt i Tabell 9 (for henvisninger), som presenterer tiltak som industrien har tallfestet. Biokarbon er karbon fra biologiske og fornybare ressurser. Biokarbon er CO 2 nøytralt fordi planter og trær tar opp like mye CO 2 fra atmosfæren gjennom vekstperioden som siden frigies ved forbrenning eller ved en metallurgisk reduksjonsprosess. Bærekraftig utvikling forutsetter at et nytt tre erstatter hvert tre som hugges. Biokarbon har dessuten et veldig lavt innhold av svovel i forhold til fossile reduksjonsmaterialer. treflis trekull 4.1 Biokarbon ved produksjon av FeSi og Si, sammendrag (BM) SINTEF har ledet flere biokarbon forskningsprosjekt for ferrolegerings-industriens forskningsforening (FFF) i perioden Målet har bl a vært å klargjøre konsekvensene av økt bruk av biokarbon og industriens muligheter for å redusere deres andel av Norges fossile CO 2 - utslipp. Utslippene fra denne industrien skriver seg fra kull og koks brukt som reduksjonsmiddel i smelteprosessene. Fast karbon er nødvendig for eksempel ved fremstilling av silisium (Si) fra kvarts (SiO 2 ) for å bryte bindingene mellom oksygen og silisium. Trekull og treflis benyttes i dag i

44 44 produksjonen av silisium (rundt 10 % er vanlig), pga treflisens evne til å holde råmaterialene i bevegelse, trekullenes høye reaktivitet, og normalt lave innhold av askekomponenter. Biokarbonprosjektet utredet i 1997, 1999 og 2001 konsekvenser ved økt bruk av biokarbon i silisium og FeSi-prosesser. Det foreligger 2 åpne rapporter fra feasibilitystudiene i 97 /5/ og 99 /6/, og en artikkel fra studien i 2001 /7/. I studiene er det vurdert at 20 eller 40 % av fossilt kull eller koks erstattes med biokarbon, i form av trekull. Trekullet tenkes produsert i Norge ved bruk av kjent teknologi. I alle studiene utgjør råstoffet (treflis levert pyrolyseverk) den største kostnaden (67-90%). I de første studiene er det konkludert med at det synes ugunstig med en desentralisert beliggenhet av pyrolyseverk i Norge i områder med god tilgang av trevirke, og salg av kun noe overskuddsvarme. I den siste studien er trekullkostnaden beregnet for to ulike prosesser (VMR og Lambiotte), med og uten salg av all overskuddsvarme fra trekullproduksjonen. Rimeligste alternativ (Lambiotte) viste seg da å kunne konkurrere med importert trekull på pris dersom det er mulig å få solgt all overskuddsvarmen til en pris av 10 øre/kwh. Beregnet tiltakskostnad oversteg likevel forventet kvotepris. Dette prisnivået ville vært konkurransedyktig for smelteverkene med en CO 2 -kvote pris rundt NOK 300,- (i 2001). Prosjektarbeidet viste at det kan oppnås betydelig reduksjoner i CO 2 -utslipp, men kostnadsnivået var ikke akseptabelt for en større overgang til biokarbon. For å redusere tiltakskosten er det spesielt viktig å utnytte trevirket bedre i trekullproduksjonsprosessene slik at trekullprisen reduseres betydelig. Tabell 12 sammenfatter resultat av beregningene i tidligere feasibilitystudier /5-7/. Det er forutsatt at trekull erstatter enten kull eller koks i alle regneeksemplene. Vi har både sett på bruk av importert trekull og trekull fra en prosjektert trekullproduksjon i Norge, basert på norsk trevirke og noe importert trevirke dersom det er billigere. Råstoffkostnader har stor betydning for lønnsomheten av ferrolegeringsproduksjonen. Biokarbon fra trekull er dyrere enn fix C (fast karbon) fra fossilt kull og koks. I de etterfølgende avsnitt er noen viktige forutsetninger for beregningene nevnt. Det henvises til referansene /5-8/ for nærmere omtale av trekull og de valgte produksjonsmetoder for trekull (teknologiene), samt øvrige forutsetninger for beregningene. Tabell 12 Beregnet tiltakskost for utslippsreduksjon i Norge og utslippsreduksjon globalt for bruk av trekull til produksjon av ferrolegeringer. Regneeksemplene er hentet fra tidligere feasibilitystudier. År 1997 /5/ 1999 /6/ 2001 /7/ Ferrolegering Fossilt kr/t fix C Trekull kr/t fix C Trekull 2 teknologi Invest 1 mill NOK Avskriving År - rente Tiltakskost Norge 1 (kr/t CO 2 ) FeSi75 Koks import N, Lurgi år - 7% Si Kull import Tiltakskost globalt 1 (kr/t CO 2 ) 3050 N, Lurgi år - 7% FeSi75 Koks (20%) 3 FeSi N, VMR (40%) 3 15 år-7,5% Si Kull N, Lambiotte - _ FeSi75 Koks N, VMR - 15 år-7% _ import eller 40 % substitusjon av fossilt reduksjonsmateriale med trekull i alle regneeksempler 2 Det produseres ikke trekull i Norge, dette er kun regneeksempler, N = tenkt norsk trekullproduksjon 3 I tillegg kommer energigjenvinningsanlegg på 2 MW på ca 7.5 mill. NOK (rel. ulønnsom del). 4 Lavest tiltakskost med energigjenvinning, forutsatt salg av all overskuddsvarme ved pyrolyseverket.

45 45 Potesialet for klimagass utslippsreduksjon ved en 80 % overgang til bruk av trekull er ca 1 mill tonn CO 2 -ekvivalenter i forhold til 2007-utslipp for FeSi og Si produsenter. Dette er teknisk sett antagelig mulig, men: Det synes å være knapphet på trekull i det internasjonale marked. Import til Norge er redusert i løpet av de 10 siste årene. M.a.o.: tilgang på trekull er en barriere. Riktig kvalitet av trekull etterspørres for å kunne skreddersy produkter, og kontroll med råvarer er meget viktig. Trekull er dyrere enn koks og kull og dermed risikerer man at driften blir meget ulønnsom med påfølgende nedleggelse (karbonlekkasje, produksjon flyttes til utlandet). I feasibility-studiene regnet man med 20 % og 40 % substitusjon for enkelte smelteverk, en tenkte ikke da på en massiv prosentvis overgang for alle i bransjen, av over nevnte grunner. Men dersom en kunne produsere trekull i tilstrekkelige mengder, i riktige kvaliteter, og til konkurransedyktige priser ville en slik overgang nok være teknisk mulig. Ved 20 % substitusjon kan miljøet spares for et klimagassutslipp på ca tonn per år, tilsvarende ca tonn ved 40 % substitusjon Feasibilitystudiet i 1997 De energimessige, kostnadsmessige og miljømessige konsekvensene av å produsere trekull i et norsk pyrolyseanlegg er kartlagt. Som eksempel er valgt en kontinuerlig sjaktprosess (Lurgi- teknologi) med en kapasitet på tonn trekull/år. Pyrolyseanlegget er tenkt lokalisert til Trondheim hvor energioverskuddet fra prosessen skulle benyttes til å produsere varmt vann for salg til byens fjernvarmenett. Totalkostnadene for norskprodusert trekull ble kr/tonn trekull eller kr/tonn fix C, godskrevet for salg av fjernvarme. Figur 9 gir en detaljert oversikt over kostnadsfordelingen. Til sammenligning koster fix C fra kull og koks kr/t. kr/to nn kr/tonn trekull kr/tonn fix C Totalkostnad Råstoffkostnad Kapitalkostnad Bemanning Vedlikeholdskostnader Energikostnad (olje + elektrisitet) Energisalg (fjernvarme) Figur 9 Kostnadsfordeling ved produksjon av trekull, forutsatt en Lurgi-prosess. Råstoffet (innsamling + transport + kutting) utgjør hele 90% av trekullkostnadene. Innsamling av trevirke til velteplass utgjør hele 68% av prisen for råstoffet, mens en relativt lang midlere transportavstand på 25 mil utgjør 22% og kapping til passe biter for trekullproduksjon utgjør 10%.

46 46 Kapital- og driftskostnader utgjør 10% av trekullkostnadene ved 7% rente og 20 år avskrivning. Kostnadene ved pyrolyseverket er da balansert mot trekullprisen etter at all overskuddsenergien fra de flyktige komponentene i trevirket er solgt som fjernvarme (140 GWh/år) til 10 øre/kwh. Det er to ulike måter å redusere kostnader på som pekte seg ut; øke trekullutbyttet i selve pyrolyseprosessen og effektivisere innsamlingen av trevirket. Figur 10 viser norske og utenlandske utslipp av CO 2 ved produksjon av 1 tonn FeSi og 1 tonn silisium. Over 80 % av det totale CO 2 -utslippet skjer i Norge. Det er bruk av fossile ressurser som fører til CO 2 -utslipp. Resten av CO 2 -utslippet kommer fra transport og uttak av fossile råvarer (kull og koks) i utlandet. Norskprodusert biokarbon er bedre enn importert biokarbon både ved FeSi- og Si-produksjon fordi transporten minker og pyrolyseverket kan selge overskuddsvarme som erstatter olje til oppvarming. kg/tonn metall CO 2 -rekneskap ved produksjon av 1 tonn FeSi (75 %) Utlandet Noreg % bioc, u/er 0 % bioc, m/er 20 % importert bioc frå trekol 20 % norsk bioc frå trekol 40 % importert bioc frå trekol 40 % norsk bioc frå trekol CO 2 -rekneskap ved produksjon av 1 tonn Si Utlandet Noreg kg/tonn metall % bioc frå trekol, u/er 0 % bioc frå trekol, m/er 20 % importert bioc frå trekol 20 % norsk bioc frå trekol 40 % importert bioc frå trekol 40 % norsk bioc frå trekol Figur 10 Utslipp av CO 2 i Norge og i utlandet ved produksjon av 1 tonn produkt FeSi og Silisium

47 47 For ferrosilisium er det også utslippsreduksjoner i utlandet, slik at tiltakskostnadene blir kr lavere globalt. Årsaken er at ved overgang til biokarbon ved produksjon av FeSi unngår man bruk av koks som knyttes til relativt store fossile utslipp i utlandet. For silisium er kostnadsøkningen for globale og norske utslippsreduksjoner ganske lik. Ved FeSi-produksjon uten biokarbon eller energigjenvinning kan det globale, spesifikke CO 2 - utslippet reduseres med 45 % ved overgang til 40 % biokarbon fra norskprodusert trekull. Nedgangen i de norske utslippa er da 40 %. Ved Si-produksjon kan CO 2 -utslippet også reduseres med 45 % globalt, mens de norske utslippa reduseres med 48 % Feasibilitystudiet i 1999 Dette feasibilitystudiet utreder konsekvenser ved økt bruk av biokarbon ved to smelteverk, og Elkem s smelteverk i Bremanger og FESIL s smelteverk Holla på Kyrksæterøra er valgt, se Tabell 13. Vi tenker oss at 20 og 40% av fossilt fix C erstattes med biokarbon fra trekull. Trekullet tenkes produsert i Norge ved bruk av kommersiell pyrolyseteknologi som tilpasses våre behov. Videre tenkes trekullet produsert fra norsk trevirke, som først og fremst taes fra nærområder ved de utvalgte smelteverk eller ved en stor varmeforbruker. Tabell 13 Beskrivelse av eksempler i feasibilitystudiet. Case Nr. Smelteverk Produksjon Plassering av Pyrolyseverk ved Varmeleveranse fra trekullproduksjon til B-0 Bremanger FeSi 75% + 92% 0 (ref.) 0 B1 Smelteverk 0 B2 Smelteverk + varmerforbruker Meieri i Førde H-0 Holla Silisium 0 (ref.) 0 H1 Smelteverk 0 H2 Smelteverk + varmeforbruker Meieri i Elnesvågen Case-stedene ble utvalgt med basis i at man innen rimelig avstand kunne finne mulige avtakere for varme fra et eventuelt pyrolyseverk og at man hadde god potensiell tilfangst av virke i de nærliggende fylkene til smelteverkene. På de valgte caseområdene er det også stor mulighet for benyttelse av bil/lektertransport, noe som ble vurdert til å kunne gi en reduksjon i råstoffkostnadene til trekullproduksjon sett i forhold til benyttelse av bil/båt. Det viste seg nødvendig også å inkludere importert trevirke for å få tilstrekkelig med rimelig råstoff. Valgt trekullteknologi var VMR trekullanlegg, en batchvis prosess, bestående av 12 ovner med samlet produksjonskapasitet på ca tonn fix-c per år tilsvarende ca tonn trekull per år. Råstoffbehovet er anslått til ca tonn tørrstoff per år, og med antagelsen om en tetthet på trevirke på 0,450 tonn/fm 3 tilsvarer dette ca fastkubikk tørt trevirke per år. Det er behov for tonn fix C fra trekull for en 20% erstatning og tonn fix C for 40% substitusjon. Det betyr at flere slike VMR trekullanlegg er nødvendig for å dekke trekullbehovet. Overskuddsenergi fra trekullproduksjonen tenkes utnyttet i de eksemplene at trekullproduksjonen legges ved en stor varmeforbruker. Det dreier seg om store mengder overskuddsvarme, og det er derfor tilstrekkelig å legge deler av trekullproduksjonen ved en stor varmeforbruker. På grunn av høye produksjonskostnadene (13 øre/kwh) ved energigjenvinningen ble inntektspotensialet lavt. Dersom man antok at varme ble solgt til meieriene til en pris på 17,5 øre/kwh, tilsvarer dette en reduksjon i omvandlingskostnadene for trekull på 60 kr/tonn fix-c. Dersom man legger til merkostnadene ved å transportere trekullet til smelteverkene så ble konseptet lite lønnsomt.

48 48 I sist feasibilitystudie utgjorde råstoffet 90% av trekullprisen (råstoff 2740 kr/tonn fix C). Beregnet pris her er redusert med kr/ t fix C, dyrest i etableringsfasen. Når trekullprisen likevel blir langt dyrere skyldes det en arbeidskrevende pyrolyseprosess i tillegg til at det ikke var nok avtagere for all overskuddsvarmen fra pyrolysen. Råstoffet utgjør her 60-70% av trekullprisen. Tiltakskost ved overgang til 40 % biokarbon fra norskprodusert trekull er beregnet til kr per tonn reduksjon av fossilt CO 2 - utslipp i Norge ved produksjon av FeSi, og ca 400 kr/t CO 2 ved produksjon av Si-metall. Laveste tiltakskost var for case med varmesalg, men alle var langt høyere enn i feasibility studien i En desentralisert beliggenhet av mindre pyrolyseverk i områder med god tilgang av trevirke, og salg av kun noe overskuddsvarme synes ugunstig Feasibilitystudie i 2001 Beregningene her ble også basert på en tenkt norsk trekullproduksjon ( tonn trekull/år), levert til en ferrosilisiumprodusent hvor trekullet skulle erstatte 40 % fix C fra koks. Den rimeligste råstoffprisen fra feasibilitystudien i 1999 ble benyttet, kompensert for prisstigning i 2 år, kombinert med 2 ulike pyrolyseteknologier med og uten varmegjenvinning. VMR og Lambiotte ble valgt. Lambiotte er en kontinuerlig sjaktprosess i likhet med Lurgi- teknologien. Råstoffet utgjør i disse beregningene % av trekullprisen, se Figur 11. Som før antaes 25% utbytte av fix C fra tørt trevirke. Varmegjenvinning gir gevinst. Her er det antatt at all overskuddsvarmen (51 GWh/år) kan selges til en pris med netto gevinst 10 øre/kwh, et optimistisk anslag. Charcoal prices (USD/tonne fix C) Wood chips Labour/maintenance Capital costs Energy sale VMR-1 VMR-2 Lambiotte-1 Lambiotte-2 Figur 11 Beregnet trekullpris dersom trekullet produseres i Norge, kurs 9 kr/usd. Tiltakskost ble beregnet for de globale utslippsreduksjoner, som er lavere enn tiltakskost for klimagassutslipp bare i Norge. Årsaken er at ved overgang til biokarbon ved produksjon av FeSi unngår man bruk av koks som knyttes til relativt store fossile utslipp i utlandet. 4.2 Trekull ved produksjon av FeMn og SiMn (BM) Det benyttes ikke trekull ved produksjon av manganlegeringer i Norge. Det benyttes relativt store, lukkede ovner med avgassrensing og de fleste har også energigjenvinning. Reduksjonsmiddel er metallurgisk koks. En delvis overgang til bruk av trekull vil kunne redusere fossilt CO 2 -utslipp, men man er usikker på hvilke konsekvenser forøvrig dette vil ha for dagens ovnsdrift. Videre uttesting er nødvendig for å klarlegge dette.

49 49 Ved SINTEF er det gjort forsøk på å produsere SiMn i en liten pilotskala smelteovn med 100 % trekull som reduksjonsmiddel. Produsert metall hadde lavere innhold av silisium i forhold til referansene ved ellers lik kjørestrategi. Spesifikasjoner må holdes, så dette var ikke godt nok. Det ble også gjort flere forsøk med 50 % trekull, resten av reduksjonsmiddelet var koks. I et forsøk, i en tapping, ble det oppnådd tilfredsstillende høyt nivå av silisium i metallet /30, 31/. Det ble også utført 2 forsøk i industrien med langt lavere tilsatser av trekull ved FeMn og SiMn produksjon. Driftsmessig var førstnevnte forsøk akseptabelt, mens sistnevnte må kunne karakteriseres som mislykket. Ellers har SINTEF arbeidet med å øke kunnskapsnivået om trekull. Trekullets egenskaper er målt og sammenlignet med koks (eks: elektrisk motstand, CO 2 - reaktivitet, termisk abrasjonsstyrke, kjemiske analyser, SiO- reaktivitet, volumvekt, etc). Dette gir grunnlag for videre uttesting. I Brasil har trekull vært et viktig reduksjonsmiddel, men smelteovnene der er relativt små og åpne. Driftsmessig kan man ikke uten videre sammenligne produksjonen i Norge med Brasil. Det burde dog være teknisk mulig å erstatte noe av koksen med trekull i Norge også, av klimahensyn, andre fordeler er det ikke. Bruk av trekull vil kreve betydelige investeringer ved de norske bedrifter. Tiltakskost ble beregnet av produsentene i 2001, se Hvitboka /1/. Potensialet for utslippsreduksjon av klimagass er ca tonn per år ved 20 % trekull som erstatning for koks ved både SiMn og FeMn produksjon, dersom dette lar seg gjøre teknisk. Det vil også kreve god tilgang på trekull med brukbar kvalitet, og de prosesstekniske utfordringer må løses, som noen av bedriftene nevner i spørreundersøkelsen ved en tidshorisont opp til Trekull ved produksjon av SiC (BM) Det benyttes ikke trekull ved produksjon av silisiumkarbid i Norge. Det er heller ikke kjent at det benyttes trekull ved SiC produksjon i utlandet. Vi er ikke kjent med at det er gjort forsøk med å bruke trekull i industriell skala. Det er utført en litteraturstudie av SINTEF etter oppdrag fra Prosessindustriens Miljøfond på å delvis benytte trekull i stedet for petrolkoks for å redusere svovelutslipp /32/. Studiet viser at det teoretisk kan være mulig å erstatte prosentvis petrolkoks med trekull. Det vil kreves omfattende testing for å definere mulig erstatnings- nivå for trekull. Riktig trekullkvalitet og pris er svært viktig. Utslippet fra SiC-produksjonen i Norge er ca tonn CO 2 -ekvivalenter totalt. En 100 % erstatning av petrolkoks med trekull er lite trolig mulig på grunn av trekullets egenskaper sammenlignet med petrolkoks, i forhold til de krav man må stille ved produksjonen. Det vil her være snakk om en relativ liten prosentvis overgang til trekull, tilsvarende en klimagassreduksjon mellom tonn CO 2 -ekvivalenter per år. 4.4 Trekull ved produksjon av anoder (APR) Det benyttes ikke trekull ved produksjon av anoder i dag. Det er ikke nevnt av industrien, men en mulig utskifting av pakkoks med trekull kan redusere de fossile CO 2 -utslippene. Det er imidlertid sannsynlig at trekull lettere vil knuses ned og gi mer finstoff enn petrolkoks, noe som kan gi vesentlig større håndteringskostnader. Potensialet for utslippseduksjon i klimagasser ved full overgang til trekull som pakkoks er ca

50 tonn CO 2 -ekvivalenter per år. 4.5 Trekull (BM) Produksjonsvolum av trekull på verdensbasis og i relevante land er oppsummert i en SINTEFrapport i desember 2008 /8/. Denne rapporten oppsummerer et litteratursøk for bruk av trekull som reduksjonsmateriale i ulike karbotermiske prosesser. I tillegg er åpne rapporter og publikasjoner gjennomgått. Produksjonsprosesser for trekull er beskrevet. Kostnadene for import av trekull til Norge, samt importerte mengder er funnet fra Statistisk Sentralbyrås databaser. Fra dette er trekullpris beregnet. Lavest i pris og størst mengde importert var trekull fra Indonesia, hvorfra tonn ble import i Trekullpris da var 1537 kr/tonn, som levert. Imidlertid er det vanlig at trekull inneholder ca 15 % vann for å redusere eksplosjonsfaren under transport, kompensert for dette kan estimeres en trekullpris på 1800 kr/tonn tørr. Dersom trekullet inneholder % fix C vil prisen for dette bli kr/t fix C. Tilsvarende trekullpriser for de 10 første måneder i 2008 var 1647 kr/t, estimert 1940 kr/tonn tørr. Dersom trekullet inneholder % fix C vil prisen for dette bli kr/t fix C. Siden sies prisen å ha økt, dermed synes kr/tonn fix C fortsatt å være et godt estimat for import. Det er dog et spørsmål om det er tilgjengelig trekull på det internasjonale marked. For å sikre stabil tilgang på trekull med skreddersydde egenskaper i de kvaliteter som etterspørres av norsk ferrolegeringsindustri bør det etableres norsk trekullproduksjon hvor en stor andel av råstoffet baseres på norsk trevirke. Det er for eksempel viktig å barke trevirke når rene kvaliteter etterspørres fordi barken har et høyt innhold av uønskede askekomponenter. Like viktig er forsvarlig skogsdrift. For at trekull skal være CO 2 - nøytralt må et tre vokse opp for hvert tre som hugges. Høye kostnader, tilstrekkelige mengder og riktige kvaliteter for trekull er alle barrierer. Trekull har vært i utstrakt bruk til metallurgiske formål i Brasil, som reduksjonsmiddel ved jernfremstilling og ved produksjon av ferrolegeringer (inkludert manganlegeringer). I Brasil fremstilles trekull fra eukalyptus som i stor grad er dyrket på plantasjer, og benyttes lokalt.

51 51 5 Nye prosesser, langsiktige tiltak for mulig reduksjon av klimagass i Norge 5.1 Karbotermisk produksjon av Aluminium (APR) Karbotermisk produksjon av aluminium har et potensial til å redusere energiforbruket ved framstilling av aluminium, sammenliknet med den etablerte elektrokjemiske Hall-Heroult prosessen. Dette skyldes en bedre utnyttelse av energien enn dagens elektrolyseceller. Utslippene av CO 2 vil i prinsippet gå opp fordi karbotermisk produksjon foregår ved så høy temperatur at dannes CO, mens dagens elektrokjemiske metode produserer hovedsakelig CO 2. Karbotermisk produksjon vil imidlertid ikke gi dobbelt så mye som dagens prosess da produksjon av anoder gir noe CO 2, samt at noe CO/CO 2 dannes ved avbrann fra elektrodene under elektrolyse. Karbotermisk produksjon, som utvikles av Elkem og Alcoa, er en flertrinns høytemperaturprosess, som er mer komplisert enn sammenliknbare karbotermiske prosesser (for eksempel Si). Dette skyldes at det dannes store mengder aluminiumkarbid, Al 4 C 3. Dette er ikke ulikt Si-prosessen, hvor SiC er et mellomprodukt, men hvor Si dannes i smeltesonen i likevekt med SiO og SiC. I tillegg er Al ved disse temperaturene en gass og ikke flytende. Prosessen som Elkem og Alcoa utvikler kalles Avansert Reaktor Prosess (ARP) og kan sammenfattes i disse prosesstrinnene: Trinn 1 Slaggfase ( C) Al 2 O 3 (s) = Al 2 O 3 (l) 2Al 2 O 3 (l) + 9C = Al 4 C 3 (l) + 6CO (+ Al 2 O (g) og Al (g)) Trinn 2 Metallproduksjon ( C) Al 2 O 3 (l) + Al 4 C 3 (l) = 6Al + 3CO (+Al 2 O (g) og Al (g)) Trinn 3 - VRR Vapor Recovery 2Al 2 O (g) + 5C = Al 4 C 3 (s) + 2CO 4Al (g) + 3C = Al 4 C 3 (s) I tillegg til redusert elektrisk forbruk, tall på mindre enn 10 kwh/kg kan vær realiserbart (et moderne elektrolyseanlegg ligger på vel 13 kwh/kg Al), ligger den største forskjellen i kapitalkostnader, som kan være 70 % lavere enn tilsvarende elektrolysekapasitet. Det kan også være mulig å utnytte COgassen til energiproduksjon eller som syntesegass. Prosessen er meget komplisert og krevende og en kommersiell realisering ligger mange år fram i tid. Når det hevdes at denne prosessen reduserer CO 2 -utslippet ved produksjon av aluminium forutsettes salg av all CO-gassen. Om det totalt sett blir en reduksjon av klimagassutslipp avhenger av hvilken energikilde den som kjøper CO-gassen benytter fra før (ingen klimagassreduksjon, derimot en økning, dersom kjøper bruker strøm fra vannkraft). 5.2 Aluminium produsert via AlCl 3 (APR) Elektrokjemisk framstilling av metaller i kloridsmelter er vel etablert innenfor framstilling av magnesium. En tilsvarende prosess for framstilling av aluminium ble utviklet av Alcoa på 70-tallet. Sammenliknet med den etablerte prosessen, hvor framstilling av aluminium skjer i en elektrolytt basert på fluoridet kryolitt, som løser omtrent alle materialer med unntak av karbon, er kloridsmelter mye mindre aggressive. Framstilling av aluminium i kloridsmelter krever imidlertid oksygenfrie råmaterialer og beskyttende gassfase i elektrolysecella. Framstilling av aluminium fra kloridsmelte kan utføres med bipolare elektroder, som er en mye mer kompakt celledesign enn hva dagens fluoridbaserte elektrolytt tillater. Dette bidrar til redusert energiforbruk, og publiserte data fra pilotforsøkene til Alcoa antyder energiutbytte over 70 %, mot dagens prosess som ligger opp mot 50 %. Den elektrokjemiske prosessen er rapportert å fungere godt. Den største ufordringen ligger i konvertering av råmaterialene. I tillegg til Alcoas prosess, som

52 52 er basert på karboklorering av alumina (Al 2 O 3 ), er det også lansert en tilsvarende prosess som er basert på karboklorering av leire (Toth-prosessen). Karbokloreringen av råmaterialene til aluminiumklorid (AlCl 3 ) skjer ved høy temperatur (typisk rundt 1000 C). Det dannes derfor CO/CO 2 i prosessen tilsvarende oksidinnholdet i råmaterialene. Ved elektrolyse dannes aluminium og klor, hvor klor går tilbake til kloreringstrinnet. Alcoa, som etablerte et pilotanlegg på 70-tallet, stoppet dette i begynnelsen av 80-tallet pga av korrosjonsproblemer og sannsynligvis problemer med dannelse av dioksiner i kloreringsanlegget. Denne prosessen øker CO 2 - utslippet i forhold til dagens prosess, men i likhet med forutgående prosess reduseres energiforbruket. 5.3 Inerte anoder ved produksjon av aluminium (ES) I dagens prosess reduseres Al ved følgende reaksjon med nødvendig spenning for spalting av oksidet: 2Al 2 O C = 4Al + 3CO 2 E rev = ca 1.20 V Ved inerte anoder vil følgende reaksjon inntre: 2 Al 2 O 3 = 4Al + 3O 2 E rev = ca 2.20 V Det er verdt å merke seg at ved inerte anoder trengs ca 1 V ekstra for å spalte oksidet. Dette ekstra spenningsbidraget kan likevel vinnes tilbake ved endret celledesign (kortere avstand mellom elektrodene) og lavere anodisk overspenning. Det har i årtier blitt forsket og utprøvd ulike konsepter på inerte anoder for produksjon av aluminium. Fordelene med inerte anoder er følgende: - ingen bruk og tillaging av karbonanoder - ingen klimagassutslipp under prosessen (CO 2 og CF 4 /C 2 F 6) - mulighet for endret celledesign og høyere produktivitet per volumenhet - ingen anodeskift under prosessen Til tross for til dels intensive forskningsinitiativ fra flere aluminiumprodusenter de senere tiår har ingen prosess med inerte anoder blitt industrialisert. Hovedutfordringen er å finne et materiale som er kjemisk bestandig nok slik at dimensjonsendringene blir minimale (< 1 cm/år) i tillegg til at produsert metall ikke blir forurenset for mye av elementer som anoden består av. Potensialet for reduksjon i klimagassutslipp er stort for denne prosessen, mer enn 3 mill tonn CO 2 - ekvivalenter per år i Norge (+ reduksjon ved aluminiumsproduksjon i utlandet). 5.4 Naturgass- anode ved produksjon av aluminium(apr) Aluminium framstilles elektrokjemisk fra alumina løst i kryolitt etter følgende reaksjon: Al 2 O 3 + 3/2C = 2Al(l) + 3/2CO 2 (g) G 960 C = 689,309 kj/mol Karbonanodene, som forbrukes under drift, bidrar til å redusere det elektriske energiforbruket i elektrolysen. Dersom energien i karbonanodene kan erstattes med naturgass, kan anodene gjøres permanente, og periodevis skifting hver uke unngås. Reaksjonslikningen viser at reaksjonen vil gå med samme cellespenning som i dag.

53 53 Al 2 O 3 + 3/4CH 4 (g) = 2Al(l) + 3/4CO 2 (g) + 3/2H 2 O(g) G 960 C = 683,080 kj/mol Dersom denne anoden lar seg realisere vil dette bidra til en halvering av klimagassen CO 2 per enhet aluminium produsert (i elektrolysen). Det vil også være en betydelig miljøgevinst fordi anodeproduksjon her utgår (redusert PAH, redusert CO 2, redusert energiforbruk, etc). Det er også sannsynlig at elektrodekostnadene vil gå ned og det bør være mulig å oppnå mer stabil elektrolysedrift og bedre strømutbytte/produktivitet når utfrysing som følge av anodeskift unngås. Sammenliknet med karbonanoder vil også naturgass være betydelig billigere. Ideen er imidlertid fortsatt på et tidlig utviklingstrinn og det gjenstår å se om det lar seg gjøre å lage en effektiv anode. 5.5 Elektrolytisk produksjon av silisium (ES) Innledning Økt fokus på fornybar energi har i de senere årene ført til stor vekst i markedet for silisiumbaserte solceller. Knapphet og høye kostnader på solcellesilisium hemmer ytterligere vekst, og det er behov for mer energibesparende og rimeligere fremstillingsmetoder. Såkalt silisium feedstock fremstilles i dag ved hjelp av Siemensprosessen (evt. modifiserte versjoner) der triklorsilan/silan gass dekomponeres på en silsiumstav. Energiforbruket for denne prosessen er kwh/kg Si. Elektrokjemisk fremstilling av Si fra saltsmelter kan være et rimelig og energibesparende alternativ (typisk kwh/kg Si) til dagens kjemiske metoder for fremstilling av rent silisium hvis det benyttes råstoffer med lave nok innhold av fosfor og bor. Både ved elektrolyse og elektroraffinering unyttes elementenes ulike reduksjonspotensialer til å designe en relativt selektiv prosess. Hvis det kan benyttes en inert anode (i motsetning til karbon), og hvis strømkilden er fornybar, kan Si-elektrolyse foregå uten CO 2 utslipp. Slik sett kan silisiumelektrolyse også være et karbonfritt alternativ til dagens fremstillingsmetode for metallurgisk silisium. Elektrolyse Ved høytemperatur silisiumelektrolyse ( C) er de mest aktuelle råmaterialene SiO 2 (s) og K 2 SiF 6. Disse løses i smelter som LiF-KF, kryolitt, klorider eller slaggbaserte elektrolytter. Si-ionene reduseres til Si på katoden. Anodeproduktet vil være CO 2, F 2 eller O 2, avhengig av råstoff og anodemateriale. Elektroraffinering Ved elektroraffinering er råmaterialet et mer urent silisium. Dette metallet utgjør anoden, enten alene eller legert med et edlere element som f. eks kobber. Ved elektroraffinering oksideres Si på anoden og løses i elektrolytten. Silisiumionene transporteres til katoden og reduseres til Si. Elementer edlere enn Si forblir i anoden, mens elementer mer uedle enn Si holdes igjen i elektrolytten. Noen eksempler På 1980-tallet opplevde man en boom med hensyn på forskning på nye elektrokjemiske metoder for utfelling av silisium. Rao et al. elektrodeponerte koherente, homogene, krystallinske silisiumfilmer med over 99,99% renhet fra LiF-KF-K 2 SiF 6 -smelter /9/. Et SINTEF-patent fra 1982 av Grong og Tuset beskriver en tre-sjikts prosess der Si elektroraffineres i flytende form fra metallurgisk Si i en slaggelektrolytt /10/. I de senere årene har en fornyet interesse for produksjonsmetoder for rent Si ført til en mengde publikasjoner og patenter. En elektrolyseprosess foreslått av Jan Stuhberg er basert på spalting av silikater løst i kryolitt /11/. Si felles ut i fast fase på katoden. Høsting av metallet foregår ved diverse syrevasketrinn etterfulgt av en størkningsprosess. Vaskingen og størkningen gir en ekstra raffineringseffekt av det utfelte metallet.

54 54 Fluoridsmelter regnes i mange sammenhenger for å være bedre egnet for metalldeponering enn kloridsmelter. Imidlertid er fluoridene ofte korrosive og kan være utfordrende å fjerne fra det utfelte metallet når dette utfelles i fast fase, i motsetning til mange klorider som kan vaskes bort med vann. Avhending av klorider utgjør også i mindre grad et miljøproblem enn fluorider. F. eks består veisalt av kalsiumklorid. Espen Olsen har foreslått en prosess for fremstilling av Si fra SiO 2 løst i CaCl 2 - CaO smelter /12/. Den såkalte FFC-prosessen er også basert på CaCl 2 smelter, men med den forskjellen at SiO 2 ikke løses i smelta /13, 14/. En kvarts-pellet plassert i elektrolytten polariseres katodisk slik at Si-ionene reduseres på stedet mens O 2- -ionene forlater katoden og migrerer til anoden der de oksideres og går av som O 2 eller CO 2 avhengig av elektrodematerialet. Ved SINTEF Materialer og Kjemi og Institutt for materialteknologi, NTNU har man i de siste årene, blant annet gjennom deltagelse i EU-prosjektet Foxy, jobbet med flere elektrokjemiske metoder (både elektrolyse og elektroraffinering) for fremstilling av rent silisium /15, 16/. Per dags dato har vi ikke kjennskap til at noen elektrokjemiske prosesser for silisium er tatt forbi laboratorie- eller pilot-skala. Sammenliknet med karbotermisk reduksjon gir silisiumelektrolyse lav produktivitet pr investert areal, men vil kunne gi et renere metall. For produksjon av solcellesilisium vil energibesparelsen være betydelig i forhold til dagens metoder, men utfordringen vil være å få det rent nok med hensyn på fosfor og bor. 5.6 Alternative syntesegassprosesser uten fyring med naturgass (TS) Syntesegass generelt Syntesegass er i utgangspunktet en blanding av CO og H 2 O. Den kan i prinsippet fremstilles fra ethvert karbonholdig materiale inkl. rent kull, men det vanlige råstoffet i dag er naturgass. Dette notatet vil konsentrere seg om det. Det finnes to hovedreaksjoner: Dampreformering: CH 4 + H 2 O = CO + 3H 2 Partiell oksydasjon: CH 4 + 1/2O 2 = CO + 2H 2 I praksis vil det også dannes noe CO 2. Dampreformering er endoterm, og krever derfor energitilførsel. Dette skjer ved å brenne store mengder naturgass. Partiell oksidasjon er derimot eksoterm. I tillegg til disse to prosessene i rendyrket form finnes det også prosesser som kombinerer de to reaksjonene. Her er følgende vurdert: Autoterm reformering hvor begge basisreaksjoner foregår i samme reaktor uten tilførsel av ekstern varme. Gas heated reforming hvor man har atskilte reaktorer for dampreformering og partiell oksidasjon. Overskuddsvarme fra oksidasjonen brukes som energikilde for dampreformeringen. Kombinert reformering hvor man har en konvensjonell dampreformer i serie med en autoterm reformer. Med dette alternativet omsettes naturgassen bare delvis i dampreformeren mens resterende omsetting skjer i den autotermiske reformeren. Det er dette alternativet som brukes på Tjeldbergodden.

55 55 Syntesegass er utgangspunkt både for hydrogen og metanolproduksjon. Disse to alternativene blir behandlet hver for seg nedenfor. Vurderingen er basert på Sogge, Strøm og Sundset /26/ Syntesegass for hydrogen. I gjødningsindustrien trenges hydrogen som råstoff for fremstilling av ammoniakk som igjen brukes i produksjon av kunstgjødsel. Av den grunn finnes det hydrogenanlegg bl. a. på Herøya. I denne typen produksjon er det viktig å maksimere hydrogenutbyttet. Derfor lar man CO reagere videre med vanndamp: CO + H 2 O = CO 2 + H 2 Denne reaksjonen er kjent som shiftreaksjonen. Dette betyr at totalreaksjonene for dampreformering og partiell oksidasjon blir: Dampreformering: CH 4 + 2H 2 O = CO 2 + 4H 2 Partiell reformering: CH 4 + 1/2O 2 + H 2 O = CO 2 + 3H 2 Vi ser at dampreformering gir høyest hydrogenutbytte i utgangspunktet. Dette blir imidlertid kompensert ved at det ved dampreformering brennes en stor mengde naturgass i tillegg uten at dette gir noe hydrogenutbytte. Den dannede CO 2 separeres fra hydrogenet f. eks. med aminabsorpsjon. Det blir i dag sluppet ut i atmosfæren. I tillegg vil dampreformering gi utslipp av CO 2 fra fyrgass. Basert på SINTEF- rapporten omtalt ovenfor ble det gjort et forsøk på å anslå forholdet mellom dannet CO 2 og hydrogen. Rapporten er basert på fremstilling av syntesegass for metanolproduksjon hvor produktgassen primært inneholder CO og ikke CO 2. For å anslå forholdene i hydrogenproduksjon ble det antatt at all CO i syntesegassen via shiftreaksjonen ble omdannet til hydrogen og CO 2. Resultatene er vist i tabell Tabell 14 som viser forholdet mellom utsluppet CO 2 og produsert hydrogen regnet relativt til dette forholdet for dampreformering. Tabell 14 CO 2 utslipp pr enhet dannet hydrogen relativt til dampreformering. Prosess Relativt utslipp Dampreformering 1.0 Autoterm reformering 1.1 Gas heated reforming 1.0 Partiell oksydasjon 1.2 Kombinert reformering 1.1 Tabellen viser at det er relativt liten forskjell på prosessene hva CO 2 utslipp angår. Det ser dessuten ut til at dampreformering som brukes på Herøya kan være den gunstigste. Med andre ord ser det ut til å være lite å hente på utskiftning av teknologi. En slik utskiftning ville uansett henge langt inne om man måtte rive det gamle syntesegassanlegget og bygge et helt nytt. Dette må forventes å bli en investering i milliardklassen, spesielt hvis man måtte drive ombygging inn i et eksisterende fabrikkområde.

56 56 Det presiseres at resultatene ovenfor er oppnådd på basis av raske og relativt usikre beregninger Syntesegass for metanol Syntesegass er også grunnlaget for metanolproduksjon. Basisreaksjonen her er: CO + 2H 2 = CH 3 OH. Dette betyr at den ideelle syntesegassen består av 1 del CO til 2 deler hydrogen. I praksis vil det imidlertid også være noe CO 2 til stede. Dampreformering gir en blanding med et overskudd av hydrogen. Prosesser med stort innslag av oksydasjon gir imidlertid en blanding med et lite hydrogenunderskudd pga. videre oksydasjon av noe CO til CO 2. For å rette opp dette fjernes noe CO 2 f.eks. ved aminabsorpsjon. I noen tilfeller er det nødvendig å omdanne CO til CO 2 i tillegg for så å fjerne dette. Totalt er det snakk om tre mulige kilder til CO 2 -utslipp. To av dem er fyrgass og fjernet CO 2 - overskudd i syntesegassen. I tillegg må man ta med i betraktningen at det dannes en avfallstrøm fra selve metanolsyntesen som ved dampreformering brukes som fyrgass. I prosesser uten bruk av fyrgass må denne strømmen behandles på annen måte. Her er det antatt at strømmen er den samme uansett prosess og at den fakles. Utslippene for de forskjellige syntesegassprosessene ble beregnet og satt opp relativt til utslippet fra en kombinert reformering slik som man har på Tjeldbergodden. Tabell 15 Klimagassutslipp for diverse syntesegassprosesser relativt til utslippet fra kombinert reformering. Prosess Relativt utslipp Dampreformering 1.4 Autoterm reformering 1.6 Gas heated reforming 1.0 Partiell oksydasjon 1.8 Kombinert reformering 1.0 Ut ifra disse resultatene ser den prosessen som brukes på Tjeldbergodden (kombinert) ut til å være i tetsjiktet. Det er gjort en forutsetning om at avfallstrømmen fra metanolsyntesen er den samme uansett valg av syntesegassteknologi. Dette er en høyst usikker forutsetning. I praksis vil mengde og sammensetning variere både med teknologi og sammensetning av den naturgassen som brukes som råstoff. Å gå grundig inn på dette krever imidlertid større innsats enn det er plass til her. Men hvis man kan utnytte avfallsgassen som substitutt for rent fossilt brensel i en ekstern sammenheng i stedet for å fakle den, kan man imidlertid få en indirekte gevinst. Avfallsgassen inneholder store mengder hydrogen, og vil derfor gi mindre CO 2 -utslipp enn naturgass eller olje. Det bør minnes om at i anlegg som inneholder en dampreformer slik som på Tjeldbergodden brukes avfallsgassen som energikilde internt. Også her må det presiseres selv om en annen teknologi skulle vise seg å minske utslippene, så vil bytte av syntesegassteknologi bli en milliardinvestering. Et slikt skifte må derfor sees i et langsiktig perspektiv, og det vil neppe være aktuelt før normal slitasje gjør utskifting nødvendig i alle fall.

57 Produksjon av sement med CO 2 -binding (BØ) Dagens teknikker for CO 2 - fangst er hovedsakelig basert på aminer som skal regenereres. Imidlertid finnes flere uorganiske forbindelser som kan tenkes brukt; 1. Olivin, som hovedsakelig består av forsteritt, Mg 2 SiO 4, et magnesiumsilikat, kan danne magnesiumkarbonat og silikat ved reaksjon med CO 2. Denne reaksjonen er i praksis irreversibel. 2. Anortositt (CaAl 2 Si 2 O 8 ) kan danne kalsiumkarbonat og et aluminiumsilikat ved reaksjon med CO 2. Reaksonen er irreversibel. CaCO 3 kan inngå i en temperature swing prosess, kalsinerinsstemperaturen vil være > 900 C. 3. Vandige løsninger av natrium eller kaliumkarbonat han gi natrium eller kalium hydrogen karbonat (bikarbonat). Denne reaksjonen kan være reversibel. 4. Kalsiumhydroksid vil også kunne danne karbonat. Kan kun benyttes som CaCO 3 / CaO temperature swing prosess, ettersom kalsiumhydroksid framstilles fra kalkstein. Kalsinerinsstemperatur > 900 C. 5. CO 2 fangst vha kalkstein og vann. Denne prosessen baserer seg på dannelse av kalsium bikarbonat: CaCO 3 (s) + CO 2 + H 2 O = Ca(HCO 3 ) 2 (aq) Kalsium hydrogenkarbonat (bikarbonat) har under gunstige ph-forhold en løselighet på 170 g/l ved 20 C, og eksisterer ikke som fast forbindelse. I praksis kan CO 2 ledes gjennom en scrubber inneholdende grov kalkstein sprinklet med vann, eller en suspensjon av kalksteinsmel. Vesken kan resirkuleres inntil tilstrekkelig konsentrasjon av kalsium hydrogenkarbonat er nådd. Fordelen med å benytte kalkstein framfor olivin og anortositt er at man ikke får dannet fast residu. Kalkstein er også råstoff for sementproduksjon og allerede tilgjengelig på stedet. Utnyttelse av kalsium hydrogenkarbonat Løsninger med lav konsentrasjon kan sannsynligvis slippes ut i sjøen. Det vil ikke være noen trussel mot marint liv, ettersom slike løsninger er handelsvare for bruk i akvarier som buffer og for å forhindre oppløsning av koraller. Annen utnyttelse av kalsium hydrogenkarbonat kan være; 1. Reaksjonen kan reverseres ved å justere ph, og danner da ren CO 2 for lagring. 2. Det kan benyttes i produksjonen av ren, utfelt CaCO 3 eller til og med nano kalsiumkarbonat. 3. Potensiell utnyttelse som akselerator eller i de minste som porefyller i betongproduksjon, siden sement er basisk og produserer store mengder hydroksid (Ca(OH) 2 ved hydratisering; Mulig akselerator (tidlig); 2 OH - (aq) + Ca(HCO 3 ) 2 (aq) = CaCO 3 (s) + CO 3 2- (aq) Porefyller (senere); Ca(OH) 2 (aq eller s) + Ca(HCO 3 ) 2 (aq) = 2 CaCO 3 (s) + 2 H 2 O

58 Produksjon av manganlegering, CO 2 - binding i slagg (BM/TL) Det er vanskelig å tenke seg manganlegeringer fremstilt med lavere karbonforbruk enn det de norske produsentene i dag oppnår ved elektrisk reduksjonssmelting i lukkede smelteovner. Rent mangan fremstilles i dag elektrolytisk i mindre kvanta, men med et langt høyere strømforbruk enn ved produksjon av manganlegeringer. Det ville likevel vært interessant med en teoretisk gjennomgang av alternative fremstillingsmetoder der hydrogen og naturgass vurderes brukt og hvor både minimum karbonforbruk og strømforbruk vektlegges. En mulig måte å redusere CO 2 - utslippet fra produksjonen av silikomangan kan være å binde CO 2 i avgassen i slagg fra prosessen før slaggen deponeres /27/. Dette kan undersøkes ved relativt enkle forsøk ved en av bedriftene. En del av avgassen kan sendes gjennom et tårn med nedknust slagg og eller slam fra prosessen og vann. Følgende reaksjoner er aktuelle: CaO + H 2 O = Ca + + 2OH - CO 2 + H 2 O = 2H + + CO 3 2- Ca 2+ + CO 3 2- = CaCO 3 Tilsvarende reaksjoner vil også skje for MgO i slaggen. På denne måten er det mulig å binde drøyt tonn, tilsvarende ca 20 % av CO 2 - utslippet, ved å binde det som karbonater i slaggen. Om metoden er egnet er selvsagt avhengig av kinetikken for de aktuelle reaksjoner. 5.9 CO 2 -binding i nye produkter ved kunstig fotosyntese (TL) Det foregår nå i verden en omfattende forskningsaktivitet for å utvikle prosesser, som etterligner fotosyntesen og produserer brennstoff fra CO 2, vann og solenergi. En forskningsgruppe ved U.S. Department of Energy s Lawrence Berkeley National Laboratory, Helios Solar Energy Research Center benytter en katalysator med nano-krystaller av koboltoksid, som er raske nok til å benytte fotonene i solstrålene. Neste trinn i prosessen vil være å integrere denne halvreaksjonen (spalting av vann) med et karbondioksid reduksjonstrinn /28/. En annen forskningsgruppe innen kunstig fotosyntese fines ved Research Centre Jülich, Tyskland. Avgass fra prosessindustrien har et mye høyere CO 2 -innhold enn luft. Å benytte slik gass i et anlegg for kunstig fotosyntese kan derfor gi fordeler, sammenlignet med å bruke luft. 6 Nye prosesser, langsiktige tiltak for mulig reduksjon av klimagass globalt I dette kapittelet omtales nye prosesser som vil gi lavere klimagassutslipp globalt enn dagens produksjonsprosesser. Kun prosesser som er aktuelle for en fremtidig produksjon i Norge er tatt med i de tilfeller dette er gjort offentlig ved f eks pressemeldinger. Prosessene vil nødvendigvis ikke gi redusert utslipp av klimagasser i Norge fordi produktene ikke produseres i Norge i dag. 6.1 Elektrolytisk produksjon av titan (ES) Titan produseres ikke i Norge i dag, men er et metall med meget gode egenskaper, deriblant høyt styrke/vekt-forhold, høyt smeltepunkt og en makeløs korrosjonsbestandighet. Titan er også biokompatibelt og kan dermed brukes til ulike proteser. Etterspørselen er i dag sterkt begrenset av høy pris, grunnet høye produksjonskostnader.

59 59 Titan er alltid knyttet til andre elementer i naturen. Foruten mineralene anatas, brookitt, ilmenitt, perovskitt, rutil og titanitt finnes det også sammen med en rekke jernholdige mineraler. I Norge finnes store forekomster av både ilmenitt (FeTiO 3 ) og rutil (TiO 2 ). Ilmenittforekomsten på Tellnes i Egersund området er den største Fe-Ti forekomst i Europa (andre størst i verden) /17/. Av disse grunner (attraktivt metall og store forekomster) er det potensial for etablering av en ny og verdiskapende industri som kan utnytte det potensialet som ligger i å forbedre og redusere kostnadene i titan produksjonen i Norge. Derfor ble Norsk Titanium AS (NTi), som er et datterselskap av Scatec AS, etablert rundt De har som mål å bli et ledende selskap innen den internasjonale titanindustrien. SINTEF og NTNU er sterkt involvert i dette /18/ i form av forskningsprosjekter. Titan har siden 1950 vært produsert ved en pyrometallurgisk reduksjonsprosess kalt Krollprosessen /19/ (etter oppfinneren William J. Kroll). Prosessen starter med karboklorering av TiO 2 i et fluidisert sjikt ved 1100 C, etter reaksjonen: TiO 2 + C + Cl 2 TiCl 4 + CO 2 (1) Neste steg i prosessen blir da å destillere TiCl 4 for å fjerne eventuelle forurensinger, før man kommer til magnesiotermisk reduksjonen av TiCl 4, som er en batch-prosess etter reaksjonen: TiCl Mg Ti + MgCl 2 (2) Denne prosessen skjer i en tørr, rustfri stål-tank som er vakuumpumpet og i inert atmosfære. Man tilsetter nok Mg til å fullstendig reagere med TiCl 4 pluss 15-30% overvekt. Magnesium kommer fra en kontinuerlig, separat Mg-elektrolyseprosess som leverer magnesium til reaksjon (2) og Cl 2 til reaksjon (1). Etter flere dager, blir ca et par tonn titanprodukt (titansvamp) videre renset og knust før den blir omsmeltet til titan ingots. Elektrolyse har alltid vært betraktet som erstatning av Krollprosessen for produksjon av titan. Allerede på 60 tallet ga William J. Kroll selv uttrykk for at prosessen trolig ville bli erstattet av enklere og mer effektive elektrolyseprosesser i løpet av kort tid /20/. På tross av omfattende arbeid, er det fremdeles ikke funnet noen elektrolytiske prosesser som arvtager etter den arbeidsintensive, tidkrevende og kostbare Krollprosessen. Flere høytemperatur elektrolyttiske prosesser i saltsmelter er blitt foreslått igjennom årene. Største delen av dem består i oppløsningen av titansalter i en kloridbasert smelte og følgende reduksjon av titan på en katode mens klorgass utvikles på en karbonanode. Andre undersøkelser handler om gjenvinning av flytende titan fra en slaggsmelte. Ingen av disse studier gikk videre enn pilotanlegg status /21/. I SINTEF, sammen med NTi, NTNU og NFR, er det jobbet med 2 forskjellige tilnærminger, begge de to er basert på elektrokjemisk/elektrolyttisk produksjon av titan fra en saltsmelte: 1.- Den såkalt De-Ox prosses. 2.- Elektroraffinering av titanoksykarbid anoder. Per i dag er ingen av de ovennevnte prosesser oppskalert eller industrialisert, men ambisjonene er å få til en alternativ prosess de nærmeste årene. 1.- De-Ox prosses. Den er basert på den såkalt FFC-prosessen som ble utviklet i Cambridge sent på 1990-tallet /22, 23/. Metoden er basert på direkte reduksjon av faste TiO 2 -tabletter til metallisk titan ved høytemperaturelektrolyse (~950 o C) i en CaCl 2 -basert smelte. TiO 2 -tabletten fungerer som katode og ionisert

60 60 oksygen (O 2- ) transporteres ut av tabletten til en inert anode hvor da oksygen blir skilt ut i form av O 2. Prosessen gir ikke CO 2 - utslipp, men er forbundet med store tekniske utfordringer, og vil antagelig ikke bli kommersialisert. 2.- Elektroraffinering av titanoksykarbid anoder. Denne prosesser inneholder 2 trinn /24/: a.- Fremstilling av titanoksykarbid (TiO x C y ) anoder ved karbotermisk-reduksjon av TiO 2 slagg. b.- Elektroraffinering av titanoksykarbid- anodene i en alkaliklorid- basert elektrolytt ved 850 o C. I dette trinn går anodene i oppløsning etter reaksjonen: TiO x C y Ti n+ + CO (3) Titanionene som diffunderer til katoden blir der redusert til fast titan metall. Prosessen vil ikke redusere CO 2 - utslippet, men er mindre energikrevende enn Kroll- prosessen. 6.2 Ny metode for produksjon av magnesium (HJ) Magnesiummetall produseres ved elektrolyse av smeltet, vannfri magnesiumklorid. Magnesiumklorid fremstilles vanligvis ved å behandle magnesiumoksid med saltsyre; MgO + 2HCl = MgCl 2 + H 2 O Denne magnesiumoksid fremkommer da tradisjonelt ved kalsinering av dolomitt med tilhørende store utslipp av karbondioksid som beskrevet i kapittel En prosess hvor man anvender olivin, magnesium(jern)silikat, er nå på trappene. Hovedreaksjonen er (Mg 1-x, Fe x )SiO 4 (s) + 4 HCl (aq) = SiO 2-y (OH) 2y (s) + MgCl 2 (aq) + FeCl 2 (aq) + (2-x) H 2 O Det interessante med denne prosessen er at man unngår utslipp av CO 2 fra råmaterialet, samtidig som olivin er et veldig vanlig mineral i jordskorpen generelt og i Norge spesielt. Det produseres ikke magnesium i Norge i dag, men denne nye prosessen er nå tenkt brukt av firmaet SilMag Technology ( et 50/50 joint venture mellom Hydro og AMG (Advanced Metallurgy Group). Planen er å bygge en fabrikk på Herøya, Porsgrunn, med en årlig produksjonskapasitet på 30,000 tonn av både magnesiumklorid og silika. Magnesiumklorid er tiltenkt brukt i magnesiummetallproduksjon (den gamle, stengte elektrolysefabrikken ligger i møllpose og klar til bruk), mens tiltenkt primærbruk av silika er fyllstoff i gummi til bildekk i hht artikkel i Prosessindustrien. Et pilotanlegg som vil produsere ett tonn silika per uke er forventet å være operativt fra høsten 2009, mens bestemmelsen om å lage en fullskala fabrikk først vil bli truffet sent i 2010 (kontaktperson er Per Bjørn Engseth; per.bjorn.engseth@hydro.com). Det bør også påpekes at finfordelt silika kan brukes som sementerstatning i betong slik som silikastøv fra ferrosilisiumindustrien. Utfordringen blir i så fall å bringe kloridnivået ned slik at det er akseptabelt for armert betong. Silika brukt som sementerstatning ville i så fall bidra til å redusere CO 2 utslippet ytterligere. Prosessen er ikke helt ny ettersom Justnes og Østnor /25/ allerede i 2001 brukte metoden på restmaterialet fra AS Nikkel-Olivin for å demonstrere muligheten til å lage amorf silika til betongformål (med magnesiumklorid som restprodukt) fra olivin.

61 Mulig produksjon av jern på Tjeldbergodden (LK) Den niende mars 2009 inngikk LKAB, Höganäs AB og StatoilHydro en avtale om å gjennomføre en mulighets studie (feasibility study) vedrørende gassbasert jernproduksjon (DRI 1 ) på Tjeldbergodden. LKAB er som kjent Europas største leverandør av jernmalm, og er faktisk verdens største eksportør av pellets til DRI-prosesser. Höganäs er både bruker selv og leverandør av jern og stålprodukter, mens StatoilHydro deltar på grunnlag av sin posisjon innen naturgassfeltet. Tjeldbergodden er et naturlig stedsvalg for dette prosjektet siden det her finnes både havn og et ilandføringspunkt med tilstrekkelig ledig kapasitet, og det er også naturlig å se på mulige synergieffekter mellom et jernverk og den eksisterende metanolfabrikken. Prosjektet har ambisjoner om å bli verdens mest CO 2 -nøytrale DRI-verk ved anvendelse av den teknologi som vil gi lavest mulig CO 2 -utslipp og fremdeles være i stand til å konkurrere økonomisk. Undersøkelsen baseres på en årlig produksjon av 1,6 mill. tonn jern, noe som tilsvarer 2,2 mill. tonn jernmalm DRI (Direct Reduced iron) Med begrepet DRI forstås reduksjon av jernmalm (oksid) uten at smeltefase opptrer, og der reduksjonsmiddelet er kull eller naturgass. Denne måten å lage jern på har eksistert siden jernalderen, men fikk sin renessanse på 1960-tallet med introduksjon av MIDREX-prosessen, og denne prosessen er basert på naturgass som reduksjonsmiddel. DRI- produksjonen har økt fra ca 7 mill tonn i 1980 til 70 mill tonn i Det finnes to hovedtyper av gassbaserte DRI-prosesser; den ene typen håndterer finkornet malm direkte, typisk i fluidisert seng, med flere reaktorer i serie (se FINMET-prosessen til høyre på Figur 12). Figur 12. Sjakt prosess: Midrex (til venstre) og fluid bed prosess: Finmet Reduksjonen i den andre hovedtypen foregår i pakket seng (sjaktovn), noe som krever at malmen pelletiseres før den tilføres prosessen. I begge tilfeller vil gassen som gjør reduksjonsarbeidet være en syntesegass, men med varierende H 2 / CO forhold fra prosess til prosess. Figuren over viser imidlertid også at naturgassen reformeres og at toppgassen fra prosessen resirkuleres. Dette siste er helt nødvendig da likevektsmessige begrensinger gjør at gassen utnyttes bare i størrelsesorden 15 til 20 prosent per gjennomløp i reduksjonsprosessen. Det er typisk for syntesegassproduksjonen i DRI-anlegg benytter toppgassen fra reduksjonen som oksygenkilde i reformeringsprosessen, og dermed er det oksygen fjernet fra malmen som gjør reformeringsarbeidet. Det finnes for øvrig eksempler på at de fleste kommersielt tilgjengelige syntesegassprosesser benyttes i DRI-anlegg, noe som også illustreres av Figur 13 der den meksikanske sjaktprosessen HyL er vist. 1 DRI = Direct Reduced Iron; svampjern

62 62 I denne prosessen er Steam Reforming (SR) kombinert med Partiell Oksidasjon (POX) for produksjon av syntesegass. I HyL er det blitt vanlig å la brorparten av reformeringen foregå i selve sjakten slik at reaksjonsgassblandingen kun forvarmes før den introduseres der nyredusert, og porøst, metallisk jern i store mengder befinner seg. Figur 13 HyL prosessen Oksygenet fra toppgassen utnyttes som vanndamp eller karbondioksid, eller en blanding av disse, og dette reguleres ved å styre den nødvendige blødningen av oksygen ved kondensasjon av vanndamp eller ved absorpsjon av CO 2, både aminbaserte så vel som Pressure Swing (PSA eller VPSA) prosesser er brukt i DRI sammenheng. Figur 14 nedenfor viser produksjon og fangst av CO 2 for noen viktige DRI prosesser som alle drives i kommersiell skala. MIDREX-prosessen har som det framgår minst total produksjon av karbondioksid, men den har som eneste prosess, ingen intern fangst slik at bare en relativt liten del fanges. FINMET prosessen er som tidligere nevnt basert på fluidisert seng reaktorer i serie. Dette gjør at motstrømseffekten blir mindre i denne prosessen enn hva tilfellet er ved sjaktovnsprosessene. Figur 14 Produksjon og fangst av CO 2 i de viktigste DRI-prosessene.