AVFALL SOM RESSURS

Dumt spørsmål ga ideen til det som kan løse to miljøproblem

Kan vi bruke aluminium i stedet for stål til armering av betong? Svaret er nei. Men norske forskere og bedrifter jobber for å kunne endre svaret til ja. Og samtidig løse et avfallsproblem.

Hydro i Brasil tørker bauksittavfallet og følger bransjens regler for tryggg lagring.
Hydro i Brasil tørker bauksittavfallet og følger bransjens regler for tryggg lagring. (Bilde: Halvor Molland/Hydro)
EKSTRA

Kan vi bruke aluminium i stedet for stål til armering av betong? Svaret er nei. Men norske forskere og bedrifter jobber for å kunne endre svaret til ja. Og samtidig løse et avfallsproblem.

Hei, dette er en Ekstra-sak som noen har delt med deg.
Lyst til å lese mer? Få fri tilgang for kun 199,- i måneden.
Bli Ekstra-abonnent »

Det beste av alt: Det kan også løse et avfallsproblem

Sjefforsker Harald Justnes ved Sintef Byggforsk fikk det han anså som et dumt spørsmål: «Hvorfor kan man ikke benytte aluminium som armering i betong?»

Alle som kan sin kjemi og materialkunnskap vet at aluminium reagerer med den basiske sementen og danner hydrogengass.

Spørsmålet lå imidlertid og murret hos Justnes.

- Jeg gikk hjem og tenkte mer på dette. Spurte meg selv – hvorfor ikke snu på det? Hva med å erstatte den basiske klinkeren delvis med et bindemiddel som gir lavere pH?

Utenfor sementboksen

Nå er et fireårig forskningsprogram i gang med å finne løsninger. Det kan bli mer enn et «Kinderegg». Og det kan bli monumenter som blir stående i generasjoner.

Sintef, Hydro, Heidelberg Cement/Norcem, Veidekke og NTNU har siden juni jobbet med problemstillingene. Forskningsrådet er med og støtter prosjektet, som har et totalbudsjett på 19 millioner kroner.

Sementovnen til Norcem. Flytende avfall sendes inn via rør og fast avfall blåses inn. Temperaturen er rundt 2000 grader og minsker nedover i ovnen, som er 70 meter lang og har en diameter på 4 meter.
Sementovnen til Norcem. Flytende avfall sendes inn via rør og fast avfall blåses inn. Temperaturen er rundt 2000 grader og minsker nedover i ovnen, som er 70 meter lang og har en diameter på 4 meter. Foto: Tore Stensvold

- Finner vi et bindemiddel hvor aluminium er stabilt, så kan vi få betong med 300 års levetid. Vi kan lage slanke og sterke konstruksjoner. Og så blir de litt rødaktige, sier Justnes.

Prosjektet har fått navnet «Dare2C» - oversatt til norsk: «Tørre å se».

- Vi tenker utenfor boksen, derfor navnet. Ja, og så står det for Durable Aluminium Reinforced Environmentally friendly Concrete Construction, sier Justnes med et humoristisk tilsnitt.

Kinderegg og røde bygg

Kinderegget består av tre ting.

  1. Hydro får mer avsetning på aluminium, deriblant skrapaluminium
  2. Hydro kan bli kvitt bauksittavfallet.
  3. Heidelberg/Norcem kan kutte kraftig i sitt CO2-utslipp ved at mye klinker erstattes av rødt bauksittavfall.

En fjerde fordel er at bygninger, bruer og andre betongkonstruksjoner blir lettere, mindre og krever mindre energi og transport under framstilling, produksjon, transport og byggeprosess og mindre vedlikehold.

Den rustrøde bauksitten har gitt opphav til spøkefulle kommentarer om at «rød betong er grønn» og «grønn betong er rød».

Risøy bru ved Haugesund fikk Vakre vegers pris 2008. Hvis
Risøy bru ved Haugesund fikk Vakre vegers pris 2008. Hvis "red mud" skal inn i sementproduksjonen, kan prisen gå til en rødlig bru i framtida. Foto: Terje Rudi

Sement er grå på grunn av kalksteinen. Når mye av den erstattes med andre tilsatsmidler, blir fargen også endret.

Bauksitt er grunnlaget for aluminium og tas i hovedsak ut av åpne dagbrudd.

Bauxit inneholder mellom 30 og 65 prosent alumininimoksid. Den framstilles med Bayer-metoden, utviklet i 1893.  Metoden innebærer at bauksitt varmes opp under høy temperatur og trykk i kaustisk soda. Når det meste av aluminiumoksiden er tatt ut, sitter man igjen med store mengder bauksitt-avfall som er svært basisk på grunn av lutrester. Bauksittavfallet blir stort sett bare lagret i store deponi.

Hvert år produseres det ca. 120 millioner tonn bauksittavfall globalt.

Uhell

Riktig lagret utgjør ikke avfallet noen miljøfare, men dersom det renner ut i elver og vann, kan lutresten skade fisk og annet liv.

I 2010 brast en deponidemning i Ungarn og en million kubikkmeter flytende «red mud», bauksitt-avfall, rant ut og drepte 10 mennesker og ødela jordbruksland og elver. Også i Kina har det vært liknende uhell.

Hydro sier at de deponerer bauksitt-avfall i en tørrere form. Uhell som i Ungarn skal dermed ikke kunne skje.

Bauxittslam ble ikke deponert riktig ved Ajka i Ungarn og en million kubikkmeter fluytende avfall rant ut da en deming brast.
Bauxittslam ble ikke deponert riktig ved Ajka i Ungarn og en million kubikkmeter fluytende avfall rant ut da en deming brast. Foto: Wiki Commons/Digital Globe

Aluminiumsindustrien har jobbet i årevis med å finne nyttig bruk av «bauxite residue» eller «red mud».

- Så langt har det ikke lykkes. Vi ønsker å unngå deponering og har stor tro på at vi gjennom Dare2C-prosjektet vil lykkes, sier Christian Rosenkilde i Hydro.

SEMENT

  • Bindemiddel i betong. Sement produsert av kalkstein, iblandet forskjellige tilsatskomponenter, malt til pulver og brent. Etter brenningen blir den tilsatt gips, malt på nytt, og tilsatt jernsulfat. Det kan også bli blandet inn andre materialer som flygeaske eller slagg.
  • Portlandsement er den mest brukte sementtypen i verden og produseres av Norcem i Brevik og Kjøpsvik.

BETONG:

  • Betong er et byggemateriale som lages ved å blande sement og vann med sand, stein og tilsetningsstoffer. Sementen reagerer kjemisk med vannet, prosessen kalles hydratisering, og resultatet blir betong.
  • Armert betong: Der betongen bærer trykkreftene og armeringen strekkreftene.

Selskapet har allerede en metode for å omdanne aluminiumsskrap direkte til nye produkter, deriblant som armering, uten å måtte bruke mye energi. Utslipp av klimagasser er så å si fraværende.

- Vi kverner opp skrap i mindre flak og presser det under høyt trykk gjennom dyser, på samme måte som vi ekstruderer. Men i stedet for en pressbolt, er det flak som presses inn i en maskin vi har utviklet i samarbeid med NTNU, forklarer Rosenkilde.

Terje Rønning i Heidelberg-konsernet, som eier Norcem, sier at de er opptatt av å kunne tilby sement som slipper ut mindre CO2 under produksjon, og krever mindre energi under framstilling.

CO2-produksjon bidrar til cirka fem prosent av verdens klimautslipp. Sementfabrikken i Brevik er blant de laveste på CO2-utslipp pr tonn sement, men Heidelberg-konsernet har som mål å bli klimanøytral.

Høy risiko - høy gevinst

- Ved å finne andre bindemidler enn de som er basert på kalkstein, kan vi redusere våre CO2-utslipp. Under produksjon av klinker frigjøres mye CO2. Får vi en sement med lavere pH, kan vi også bruke armering av aluminium i betong. Det gir helt nye muligheter, vi kan ha mindre overdekking og betong kan brukes i andre miljøer, også i sjø, uten å frykte at armeringen oksiderer, sier Rønning.

DARE2C

  • Fireårig forskningsprosjekt.
  • Mål: Utvikle en mer bestandig, miljøvennlige armert betong. Det skal oppnås med å erstatte opptil 50 prosent av klinker i sement med et mindre CO2-intensivt materiale. Dette skal være basert på avfall, for eksempel bauxite residue (red mud) og kalsinert blåleire. Betongen skal være langt lettere og kunne benytte aluminium til armering, samt være vedlikeholdsfri.
  • Partnere i prosjektet: Hydro, Norcem, Veidekke Entreprenør, Sintef Byggforsk og NTNU. Hydro er prosjekteier og -leder. Støttet av Forskningsrådet.

Han er også med i en arbeidsgruppe for standardisering i Europa. Han tror at en t sement basert på bauksittavfall kan få teknisk godkjenning.

- Vi er ikke avhengig av å få den standardisert. Men får den SINTEF-godkjennelse, kan den brukes i mange typer prosjekter, sier Rønning.

Han kaller DARE2C et «høyrisiko-prosjekt», men bedyrer at Heidelberg har så stor tro på det, at det er løftet opp fra nasjonalt Norcem-nivå til konsernnivå.

Gevinsten blir høy for markeder langt ut over Norges grenser. I 2013 produserte Norcem 1,6 millioner tonn sement. Det meste til bruk i Norge.

Heidelberg-konsernet solgte i 2016 totalt 103,8 millioner tonn sement.

120 millioner tonn

I en oversikt fra 2013 var det om lag 60 alumina-fabrikker som benytter Bayer-prosessen i verden utenom Kina. Der var antallet nesten 50. Etter at aluminiumoksiden er fjernet, sitter de igjen med ca. 120 millioner tonn bauxite residue, eller «red mud», hvert år.

Verdens kjente reserver av bauksitt er på ca. 30 milliarder tonn. Bauksitt utvinnes i en rekke land over hele kloden: Australia, Brasil, Kina, Ghana, Guinea, Guyana, Hellas, India, Indonesia, Jamaica, Sierra Leone, Surinam, Ungarn, Venezuela og Vietnam.

Hele Alunorte-anlegget får en rustrød farge fra bauksitten.
Hele Alunorte-anlegget får en rustrød farge fra bauksitten. Foto: João Ramid/Hydro

Hundrevis av patenter er søkt og tusenvis av forsøk er gjort for å finne fornuftig anvendelse av bauksittavfall. Men ingen av dem monner i forsøkene på å redusere volumene i tilstrekkelig grad eller er kommersielt levedyktige.

De fleste forslag og forsøk har vært innen bygg, anlegg og jordbruk. Forsøk på å trekke ut jern og sjeldne metaller har vært forsøkt samt å bruke bauksittavfall som tett materiale over landdeponi av annet avfall.

De største utfordringene er det høye restinnholdet av kaustisk soda, partikkelstørrelse og fuktighet.

Kommentarer (0)

Kommentarer (0)

Eksklusivt for digitale abonnenter

På forsiden nå