Naturgass til metallproduksjon Nina Dahl VP Research SINTEF Materialer og Kjemi i samarbeid med Eli Ringdalen, Halvor Dalaker og Leiv Kolbeinsen PROSIN konferansen 14.august 2014 1
Naturgass til metallproduksjon Visjon 2020 2025 2040 Naturgass er et viktig "råmateriale" i metallproduksjon globalt Norsk naturgass blir brukt til metallproduksjon i Norge, basert både på egne og importerte råvarer Norske Forskningsinstitusjoner har kompetanse og utstyr for å utvikle og teste nye teknologier for å bruke naturgass i produksjon av ulike metall 2014
Hvorfor bruke naturgass til metallproduksjon? Metallforbruk på verdensbasis forventes å overskride tilgang gjennom resirkulering i mange tiår Utvikling mot mer bærekraftig produksjon Redusert kull/koks forbruk Lavere energiforbruk og CO 2 utslipp Mer effektiv og økonomisk prosess Nødvendig for å nå våre mål for Lavutslippssamfundet 2050 Norge har naturgass, verdensledende kompetanse i metallproduksjon og en verdensledende industri Naturgass kan være basis for videre utvikling av metall industrien Norsk vannkraft la grunnlaget for oppbygging av norsk metallindustri. Norsk naturgass kan gi grunnlaget for et paradigmeskift og videre utvikling av landbasert prosessindustri i Norge 3
Naturgass er en bedre og sikrere erstatning for kull Metallproduksjon krever en karbonkilde for å skille metaller og oksygen i malmen. Kull er en kritisk råvare, og vi må se etter erstatninger. Kull Fra få kilder, ofte i politisk ustabilie regioner langt unna Norge Naturgass Fra mange kilder, blant annet Norge Inneholder urenheter; vanskelig å rense Høy renhet Gir høyt CO 2 utslipp 25% av CO 2 utslipp ved jernproduksjon, 50% for aluminium. 4
Norsk Naturgass GASSCO distribuerer norsk gass til Europa 7980 km transportledning Anslåtte priser på tilkobling på rørledninger Tie in på eksiterende rør koster typisk 200 500 MNOK Rør: 10 20 MNOK/km Leverte i 2013: 102, 5 milliarder Scm til Europa Snitt energiverdi i 2013: 10,94 kwh/scm GASSCO distribuerte i 2013 gass med et energinnhold på 1120 TWh Norsk energiproduksjon fra vannkraft er ca 120 TWh/år Ca 40 mill Nm 3 naturgass kreves for produksjon av 25 000 tonn Si 5
Mulig bruk av naturgass i norsk metallproduksjon Fe DRI Direct Reduced Iron Ironman Tjeldbergodden Rana Gruber, produserer råvare til DRI Si/FeSi Bruk av C fra naturgass som karbonkilde SiC produksjon med SiO Raffinering av karbon råstoff for høyrene applikasjoner (solceller, elektronikk, etc.) Mn/Ilmenitt Forreduksjon og forvarming TiZir Karbon kilde Al Gassanoder 6
Redusert CO 2 utslipp med naturgass i jernproduksjon Masovner: Malm Fe 2 O 3 Topp gass resirkuleres Avgass 1,9 tonn CO 2 /t Fe. Bruk av naturgass DRI 0.5 tonn CO 2 /t Fe Red. gass) Gassbehandl ing (H 2 O) Luft Jern & Stålproduksjon 2011 Stål totalt : 1,490 mill. tonn I masovner : 1,100 mill. tonn Naturgass DRI produksjon : 64 mill. tonn Skrapbasert (EAF) : 326 mill. tonn DRI (Fe) CO 2 7
Det bygges nye Greenfield prosessanlegg for silisiumproduksjon på Island i dag: Thorsil: Oppstart 2017. 2 stk. 40MW ovner 59,000 tonn silisium/år 730 GWh/år 2 andre anlegg planlegges på Island [http://askjaenergy.org/] Andre steder? HVORFOR IKKE I NORGE?
Bruk av naturgass i ilmenitt produksjon Fe 2 TiO 5 +3CO 2Fe + TiO 2 + 3CO 2 Fra H Grande: Presentasjon Energirike 2014
Ny Mn prosess 'All inclusive'
Klyngedannelse "Kortreiste prosesser" CO 2 fangst og lagring Stålverk H 2 Kjemisk pros. ind. Jernverk Silisiumverk Naturgass Carbon black produksjon 11
Utfordringer ved bruk av naturgass til metallproduksjon Teknologiske Fundamentale hindringer (Likevekter, kinetikk, reaksjonsmekanismer etc) Flere eksisterende og planlagte forskningsprosjekter ved SINTEF/NTNU i samarbeid med Industri og Forskningsrådet Oppskalering mot industrialisering prosess, engineering Hindringer i industriell bruk Finansiering Av Forskning og utvikling FoU rammevilkår og muligheter for offentlig støtte til prosjekter (Gassmax utgår som program i Forskningsrådet) Av pilotanlegg Av industriell realisering Rammebetingelser Miljøkrav Tilgang på infrastruktur Tilgang på Naturgass Produksjonsvolum Metallproduksjon krever små volum sammenlignet med totalvolum Tålmodighet Dette er et utviklingsarbeid som vil ta tid 12
Veikart for Naturgass til metallproduksjon Veikartet er under utarbeiding og skal avklare Kvantifisere bidrag naturgass vil gi i metallproduksjon Hva er status i dag Hva er drivkreftene Hvilke utfordringer ser vi for oss Hvordan møte utfordringene Nasjonal versus global bruk av naturgass i metallproduksjon Hva må gjøres nå og hvordan prioritere for å nå visjonen i 2025 og i 2040? Deltagere Eramet, Glencore, Elkem, FeSil, Wacker, TiZir, Norsk Hydro, Alcoa, NTNU, Sintef 13
Pågående prosjekter ved SINTEF/NTNU i samarbeid med norsk industri IPN RaNaGass, 2011 2016, 9 mill Rana Gruber, Iron ore for DRI IPN SiNG, 2014 2016, 18 mill Elkem, Si production with natural gas KPN GasFerroSil Ph2, 2013 2016, 12.9 mill FFF og TiZir, Manganese alloys, Prereduction of ilmenite RP ReSiNa, 2011 2014, 12.9 mill Solar cell silicon RP Kiselrox, 2013 2015, 9 mill Kinetics and selectivity of reactions during oxide reduction using Natural Gas. RP NovAl, 2013 2016, 7 mill. Inert anodes for Al production RP Coralsea, 2014 2016, 10 mill. Chrome Oxide Reduction: an Atomic Level modelling and Spectrographic Experimental Approach SIP NatGasMetal, 2011 2014, 9.5 mill SINTEF Stor FoU aktivitet et etablert. Vi har et forsprang som gir en unik mulighet. Dette må vi bruke ellers vil andre gjøre det. Total 8 prosjekter 6 PhD studenter, 1 post.doc Master studenter 14
Takk for oppmerksomheten 15