Kristiansand: Forskerne ved forskningssenteret i Vågsbygd arbeider nå med en reaktor som kan produsere aluminium fra alumina med opptil 30 prosent mindre elektrisk energi enn dagens mest effektive elektrolyseovner.
– Vårt mål har hele tiden vært å redusere energiforbruket ved framstilling av metall. Når vi samtidig bidrar til en prosess som reduserer miljøutslipp betydelig, er dette veldig positivt. Vi vet at i framtida vil dette forholdet bli stadig viktigere, forteller konserndirektør for forskning og utvikling, Kai Johansen.
Brukt ti år
Forskerne har brukt nesten ti å på å utvikle den nye aluminiumsprosessen.
– Som et industrielt forsknings- og utviklingssenter er vi fristilt fra våre egne aluminiumsverk. Det betyr at vi får muligheten til å fri oss fra begrensningene dagens utstyr setter og kan fokusere på tilpasning og bruk av tilgjengelig ny teknologi. Vi kan bruke nye materialer og systemer for optimal innpakning av den nye aluminiumsprosessen. Som et industrielt forskningssenter i et internasjonalt materialselskap har vi samtidig store fordeler av et tett samarbeid med våre driftsmiljøer som bidrar med erfaring og forståelse knyttet til industrielle krav som stilles til ny teknologi, forteller leder for Elkems forskningssenter, direktør Rolf A. Sørbø.
Den nye prosessen framstiller aluminium ved å redusere aluminiumoksid med karbon. Prosessen har tidligere vært utprøvd av flere store aluminiumsprodusenter uten at de har lyktes.
– Med vår kompetanse i Kristiansand og i Elkem, samt gjennom tett samarbeid med den amerikanske aluminiumsprodusenten Alcoa, mener vi å ha løst flere av de store utfordringene i den karbotermiske prosessen, sier Sørbø.
En reduksjonsprosess
I korthet går prosessen ut på at ved å bruke karbon og alumina (aluminiumoksid) samt høy temperatur, fjernes oksygenet fra aluminiumoksidet ved at det bindes til kullet og aluminiumet blir igjen i reaktoren. Prosessen skjer ved mer enn 2000 grader Celsius. Prosessen er lukket og røykgassen består i hovedsak av partikler og CO.
– CO-gassen kan utnyttes industrielt som råmateriale for flere forskjellige kjemiske produkter, noe som i beste fall kan gi en utslippsfri aluminiumsproduksjon, forteller Kai Johansen.
Ut av laboratoriet
Utfordringen er å utvikle prosessutstyr som tåler de høye temperaturene og samtidig oppfyller prosessens krav. Det er innenfor dette området Elkem har høy kompetanse og erfaring gjennom flere tiår med utvikling og kommersialisering av høytemperaturteknologi.
– Vi har blant annet utviklet gode reguleringsalgoritmer for å kontrollere høytemperatur prosesser. Reguleringsalgoritmene er adaptive, noe som medfører at vi kan styre prosessen meget nøyaktig. Med den kunnskapen vi har fått gjennom dette prosjektet, mener vi å kunne utvikle reaktoren til framstilling av andre metaller som krever svært høy temperatur. Vi ønsker å være fremst i verden på ny og miljøvennlig produksjonsteknologi for metallurgiske høytemperaturprosesser, understreker Johansen.
Framdriften i prosjektet er god og Elkem står nå på terskelen til løfte prosjektet ut av laboratoriet på Fiskå og over i en større forsøksreaktor, før det første smelteverket med den karbotermiske prosessen kan være en realitet engang i løpet av det neste tiåret.
Ønsker så høy temperatur som mulig
Den nye aluminiumsprosessen har flere fordeler. Den krever 30 prosent mindre elektrisk energi, og den krever mye mindre areal i produksjonen. I stedet for kilometerlange prosesshaller, trengs færre, men større og mer effektive reaktorer. Det betyr lavere investeringskostnader. For å drive prosessen kreves mer karbon enn dagens elektrolyseprosess, men dette mer enn oppveies gjennom lavere energiforbruk, muligheten til å utnytte produsert CO-gass samt eliminering av andre miljøutslipp.
Driftskostnadene kan reduseres videre ut over energibesparelsen gjennom prosessforenklinger.
– Vi får en enklere renseteknologi i og med at vi slipper fluorutslipp og andre skadelige miljøutslipp. Det skyldes den høye temperaturen prosessen foregår ved. Vi kan si at jo strengere miljøkrav som settes, desto bedre er det for vår nye teknologi. Jo bedre vi klarer å kontrollere høy temperatu,r desto mer energieffektiv er prosessen fordi den kjemiske omsetningen skjer raskere, sier Sørbø.
Flere metaller
Teknolog-i og forskningsdirektør Kai Johansen mener at Elkems spisskompetanse på høytemperaturprosesser samt teknologiplattformen Elkem har utviklet kan brukes for miljøvennlig og effektiv framstilling av flere andre materialer.
– Dette vil vi se på framover. Vi utreder blant annet høytemperatur framstilling av titan, som har et stort potensial dersom dette kunne framstilles enklere og mer miljøvennlig enn det gjøres i dag, sier han.
