ØKT BRUK AV BIOKARBON FOR LAVKARBONSAMFUNNET Marit Dolmen

Transkript

1 ØKT BRUK AV BIOKARBON FOR LAVKARBONSAMFUNNET Marit Dolmen

2 Elkem Founded in 1904 by Sam Eyde Owned by China National Bluestar since years of history as a technology provider Main products: silicon, silicones, foundry products, microsilica, carbon products 26 PLANTS WORLDWIDE Headquarter in Norway EMPLOYEES Worldwide 400 R&D PEOPLE Global R&D centres in Norway and Lyon 14,2 B NOK Revenue in 2016* *15 BNOK incl new assets 2

3 Advanced materials shaping the future

4 Elkem Technology Technical Centre, Laboratory and Researchers Mission Bench- and pilot scale testing to develop more efficient processes and new products to support Elkem business strategies Support to plants and divisions on process design, instrumentation R&D and new innovations Fiskaa, Kristiansand 4 Advanced materials shaping the future

5 Our products are vital for modern societies WINDMILLS INFRASTRUCTURE QUARTZ SILICON AND MICROSILICA AIRBAGS COAL SILICONES BIOCARBON FOUNDRY PRODUCTS SOLAR AUTOMOTIVE COOKING UTENSILS POWER CARBON PRODUCTS ELECTRONICS RELEASE COATING LOW COST Advanced SUSTAINABLE materials INPUT shaping the future FACTORS HIGH TEMPERATURE / CHEMICAL PRODUCTION PROCESSES EXAMPLES OF HIGH VALUE APPLICATIONS AND MARKETS

6 SILICON IS PRODUCED BY REDUCING QUARTZ (SIO 2 ) WITH USE OF CARBON MATERIALS (COAL, COKE, CHAR COAL AND WOOD CHIPS) IN ELECTRIC FURNACES 6 Advanced materials shaping the future

7 Silicon and silicones. The production and the raw materials The process requires very high temperatures above 2000 C. Coal / coke Quartz Woodchips Electrodes: The supply of electrical energy Quartz: The source of silicon T>1811 o C Coal coke and wood: The source of carbon as a reducing agent Main process: SiO2 + 2 C = Si + 2 CO 7 7 / 13 Developing people - creating value

8 kg CO 2 per tonn silisium Elkem omdanner råmaterialer til produkter verden trenger på en klimaeffektiv måte CO 2 -utslipp per tonn silisium Kilde: 8 Sterkt fokus på å redusert CO 2 -utslipp i fremtiden

9 ELKEM HAS PREPARED A STRATEGY TOWARDS BECOMING A MORE GREEN COMPANY Key external drivers: Stricter regulations EU for 43% reduction within 2030 To reach Norway s climate targets the government has suggested that the industry use up to 40% charcoal License to operate Elkem wish to be a leading player in sustainable production of silicon and ferrosilicon based alloys CO 2 price Price projections between 20 and 50 USD/MT in 2030 Canada initiate tax 10 to 50 CAD/MT in 5 years Green focus in society The Si and ferroalloy industry might see: More governmental taxes on emissions of fossil CO 2. Established carbon emission trade markets. Governmental restrictions in using coal. Requirement for increased portion of sustainable bio carbon. Customer requirements for green and sustainable products Advanced materials shaping the future

10 TILTAK FOR REDUKSJON AV ELKEMS CO 2 UTSLIPP Elkem jobber med en rekke tiltak for reduksjon av selskapets direkte og indirekte CO 2 utslipp: 1. Utvikling av produkter for lavutslippsamfunnet (solcellesilisium, leveranser til vindkraft, batteriteknologi, termoelektrisk kraftgenerering, etc.) 2. Økt material og energiutbytte gjennom alle deler av prosessen -> Redusert CO 2 / tonn produkt Konverteringsgrad av enheter i råvarer til ferdigvarer Energigjenvinning 3. Bruk av biokarbon som erstatning for fossilt karbon ved produksjon av silisiumlegeringer 4. Kombinert karbon og hydrogenproduksjon fra naturgass 5. Utnyttelse av verdien i avgassen fra produksjon av silisiumlegeringer Energi (varme / elektrisitet) Kjemikalier Biomasse 6. Forberedelse for karbonfangst 10 Advanced materials shaping the future

11 Carbon raw materials 11

12 FoU Prosjekter - Tidslinje Fra råmaterialer til produkter Nødvendigheten av FoU-prosjekter med offentlig støtte: Elkem Biokarbon visjon: Biocarb+ CNMP Norwegian Wood Eyde Biocarbon PyrOPT SiNoCO 2 Lignin4Si

13 Biocarb+ KPN prosjekt med fokus på hele verdikjeden, fra skogen til sluttbruk med anvendelse av trekull i metallurgisk industri. Langsiktig kompetansebygging og nettverksbygging mellom de ulike aktørene som muliggjør innovasjon. Fundamental forskning med vitenskapelig publisering. Jobber sammen på seminarier, workshops og i felles publikasjoner. Industrien er vert for studenter i egne laboratorier. Industrien bidrar til utviklingen av prosjektet gjennom bidrag til arbeidsplaner og i dedikerte leveranser. Biocarb+ har vært en viktig basis for de påfølgende IPN prosjektene i Elkem. 13

14 Dagens rute for trekullet Produksjon Transport Si og FeSi produksjon -15 % fines -Gases -Condensate Fokus på økt C - utbytte -15 % fines

15 Plassen for produksjon Importere trekull (dagens rute) Sentralisert produksjon som eies av Elkem, trekull transporteres til verkene Desentralisert produksjon, hvert verk produserer trekull til seg selv 15

16 Sentralisert produksjon En stor sentralisert produksjonsplass Trekull lastes på båt og transporteres til verkene Mengden biomasse som må håndteres er (i dag) i samme størrelse som Norske Skog Skogn x1 i 2017, x2 i 2021, x4 i 2030, x10 i 2050

17 Desentralisert produksjon Verket produserer det trekullet de trenger

18 Long term vision - Carbon Neutral Metal Production IPN EnergiX

19 Carbon Neutral Metal Production 19

20 Norwegian Wood Charcoal production with energy recovery Norway: Potential pilot site: Follum (60 km from Oslo) Feasibility study participants: Vardar Energy (district heating) Treklyngen / Viken (wood and industrial site) Avinor (bio fuel) Innovation Norway (25% funding) Feasibility study: April - December

21 Conclusions Norwegian Wood The study concludes that the concept of combined charcoal and energy production is technically feasible at industrial level Lab tests have confirmed that charcoal based on Norwegian wood (spruce and pine) is of good quality and can be used for metallurgical purposes The concept can be financially feasible if there exists sufficient offtake/ demand for steam in surrounding industry. At Follum this is currently not in place and therefore the project is put on hold and will be reevaluated if new industry is established at Follum The project team has not found commercially available pyrolysis technology that enables combined production of metallurgical grade charcoal with bio-oil production. This technology is still at lab scale and required systematic technology qualification prior to commercialization Elkem will continue to further optimize the technology and search for alternative locations where integration with existing industry is possible 21

22 Eyde Biokarbon Mål å etablere produksjon av miljøvennlig biokarbon av høy kvalitet basert på norsk trevirke. Dette skal kunne erstatte fossile råstoff som koks og kull brukt i norsk prosessindustri, og gi lønnsomhet i hele verdikjeden. 22

23 Challenges related to increased use of charcoal Storage As moisture is a key element for charcoal performance, storage of the charcoal is very important. Charcoal should be stored shielded from rain and snow. Large piles should also be avoided, because charcoal is self-combustible under pressure. Compared to coal and coke, charcoal has a relatively low fixc/volume ratio. This means a large storage volume is needed. This combined with the limitations presented might introduce limitations in the use of charcoal for some of the plants. Transport and Charging Compared to coal/coke, charcoal is a brittle material. We expect a significant fines generation during transport and charging, and a gentle transport is highly recommended. A possible solution can be to transport the charcoal in container to the furnace silos where it is mixed with quartz/fossil carbon. Another possibility can be to bag mixes of charcoal and quartz (in paper/fibre bags) and transport these to the furnace top. A gentle charging of the charcoal is also highly recommended. A high number of feed points is probably advantageous. Lack of commercially available industrial technology 23

24 Konklusjoner Utviklingen av nytt råstoff med andre egenskaper krever: - Langsiktige FoU-prosjekter og tilgang til offentlig finansiering - Stabile rammevilkår - Stabil råstofftilgang over tid - Involverte leverandører som utvikler hele verdikjeden - Vilje til å starte ny prosesser - Kunnskapsmiljøer FoU partnere 24

25 ADVANCED MATERIALS SHAPING THE FUTURE