Lettmetall sparer miljøet

Den elektrokjemiske prosessindustrien produserer årlig rundt 22 millioner tonn aluminium og 260 tusen tonn elektrolyttisk magnesium. Det fører til utslipp av gassene CO 2, CF 4, C 2F 6 og SF 6. Disse utslippene er teknologiavhengige og kan reduseres sterkt ved eksempelvis bruk av inerte anoder.

Det verste som kan skje er at det politiske presset for reduksjon av drivhusgassutslipp blir så stort at pålagte avgifter fremtvinger bruk av alternative fremstillingsprosesser som ellers vil være samfunnsmessig uøkonomiske.

I 1997 utgjorde det totale utslippet fra aluminiumindustrien på verdensbasis om lag 110 millioner tonn CO 2-eq, hvorav 50 millioner tonn stammet fra CF 4 og C 2F 6. Kontinuerlige prosessforbedringer har imidlertid ført til redusert antall anodeeffekter og dermed mindre utslipp av CF 4 og C 2F 6. Modernisering og utbygging av Hydro Aluminiums verk på Sunndalsøra og Elkem Aluminiums verk i Mosjøen er eksempler på at de eldste søderberg-cellene i Norge erstattes med nye prebake-celler som krever mindre energi og som gir lavere utslipp av CO 2-eq.

Drivhusgasser

Aluminium fremstilles ved at råstoffet aluminiumoksid, Al2O3, løses opp i en elektolytt, som i hovedsak består av fluoridsmelten kryolitt ved ca. 960 oC. Ved hjelp av likestrøm blir så aluminium utfelt på katoden, mens oksygenioner reagerer med karbonanoden og danner CO2.

Dersom mengden råstoff, Al 2O 3, blir for lav i cellene, vil en såkalt anodeeffekt oppstå, og CF 4 (96 prosent) og C 2F 6 (4 prosent) dannes i stedet for CO 2. CF 4 og C 2F 6 er begge kraftige drivhusgasser (hhv. 6500 og 9200 CO 2-eq.) med lang levetid. Mengden CO 2-eq. produsert ved anodeeffekt er teknologiavhengig og varierer sterkt fra verk til verk.

Oksygen - ikke CO 2

De siste årene har det vært sterk fokus på utvikling av såkalte inerte anoder, hvor den tradisjonelle karbonanoden blir erstattet med en anode laget av et metall, et oksid eller en blanding av et metall og oksid (cermet). Disse anodene deltar ikke i cellereaksjonen, og oksygen blir dannet i stedet for CO 2, CF 4 og C 2F 6. Lavere energiforbruk med denne teknologien er mulig dersom man klarer å redusere spenningsfallet mellom elektrodene.

Hvor langt man er fra en kommersiell teknologi med inerte elektroder er for tidlig å si, men det amerikanske selskapet Alcoa mener å ha en hel elektrolysehall med celler med inerte anoder i drift i løpet av inneværende år.

Magnesium med dekkgass

I magnesiumfremstillingen er utslippet av CO 2 veldig lavt under den elektrolyttiske prosessen (mindre enn 0.02 kg CO 2-eq./kg Mg), mens utslippet fra fremstillingen av råstoffet magnesiumklorid fra dolomitt utgjør over 80 prosent av totalutslippet (6.25 kg CO 2-eq./kg Mg). Det har i det siste vært mye fokusert på bruken av dekkgassen SF 6 under utstøping av magnesium (1.13 kg CO 2-eq./kg Mg). Magnesium brenner nemlig i kontakt med oksygen (luft) over 500 oC, og må derfor beskyttes med inert gass, en fluks eller en dekkgass. Gassen SF 6 iblandet små mengder CO 2 har utmerkede egenskaper som dekkgass og er en relativt trygg gass å jobbe med. SF 6 reagerer med overflaten til magnesium og danner stabile forbindelser som beskytter metallet under fra å reagere med oksygen.

Det er først i de senere år man har blitt klar over at SF 6 også er en av de mest effektive og stabile drivhusgassene vi vet om (23900 CO 2-eq). I 1977 ble om lag 500 tonn SF6 frigjort til atmosfæren, men har de siste årene sunket kraftig. Mange magnesiumprodusenter, som for eksempel Hydro Magnesium (Vancouver og tidligere i Porsgrunn), bruker dekkgassen SO 2 i stedet. Det dannes imidlertid også giftig svovelgass, men nye prosesstekniske løsninger gjør bruken av SO 2 håndterbart.

Store forbedringer

Norsk aluminiumindustri har redusert utslippet av klimagasser med 52 prosent i løpet av de siste ti årene. Reduksjonen, som utgjør fire prosent av de totale utslippene av klimagasser i Norge, kan spores tilbake til en frivillig avtale mellom Miljøverndepartementet og aluminiumindustrien fra 1997.

Magnesiumindustrien, i for eksempel USA og Norge, inngikk lignende avtaler for å redusere bruken av SF 6. Elektrolyseindustrien har dermed vist at de både har vilje og evne til å iverksette tiltak for å redusere klimagassutslippene.

Totalvurdering

Det er viktig å gjøre en totalvurdering av miljø- og energiregnskapet før man bestemmer seg for hvilke miljøtiltak som skal iverksettes. Dersom resirkulering og bruk av lettmetaller i transportsektoren kan utnyttes optimalt, vil energigevinsten bli stor.

Om lag 80 prosent av menneskeskapte drivhusgasser er energirelatert. Ved å bruke mer av lettmetallene aluminium og magnesium i transportsektoren i stedet for stål, kan man redusere vekten på kjøretøyene med opptil 40 prosent, noe som igjen kan redusere drivstofforbruket og forurensningene med 30 prosent. Resirkulering av lettmetaller gjør disse metallene meget miljøvennlige. Omsmelting av aluminium trenger bare fem prosent så mye energi som primærproduksjonen. Etter ti gangers bruk er total energimengde brukt per kilo aluminium bare 50 prosent høyere enn primærproduksjonen, noe som er betraktelig mindre enn hva tilsvarende omsmeltinger av jern krever.