Arbeidere i flammehemmende drakter renser tappekanalene på den ombygde og miljøvennlige smelteovnen på Elkem Salten. (Bilde: Per-Ivar Nikolaisen)
Miljøovn: Mye er hemmelig av konkurransemessige hensyn, men slik er en forenklet illustrasjon av den nye ovnen som skal redusere utslippene. Ill.: Elkem
På disse rørene satte sivilingeniøren Nils-Eivind Kamfjord måleutstyret som viste langt høyere NOx-utslipp enn tidligere antatt. (Bilde: Per-Ivar Nikolaisen)
Tappekanalene på smelteovnene på Elkem Salten må holdes åpne når råmaterialene klumper seg. (Bilde: Per-Ivar Nikolaisen)
Jo lysere flammene er, jo høyere er utslippene av NOx. Elkem Salten har bygd om en ovn for å dempe de miljøfarlige flammene. (Bilde: Per-Ivar Nikolaisen)
Store utslipp: Kartet viser hvor høye NOx-utslippene til Elkem Salten var før den ene ovnen ble bygget om. (Bilde: Klima og forurensingsdirektoratet)
Pilot: De vellykede forsøkene i denne pilotovnen på NTNU ga grunnlaget for å satse på en ombygging i storskala på Elkem i Salten.
Metallurg Stein Ole Vorren og operatør Roger Frantsen på Elkem Salten følger med på at smelteovnen brenner mest mulig optimalt. (Bilde: Per-Ivar Nikolaisen)
Arbeiderne på Elkem Salten må hele tiden sørge for at kanalene der det tappes silisum ikke tetter seg til. Så de må sjekkes jevnlig. (Bilde: Per-Ivar Nikolaisen)
De beskytter seg godt, arbeiderne på Elkem Salten. Foruten støvmasker må de ha tre lag med flammehemmende tøy. (Bilde: Per-Ivar Nikolaisen)

NOX ELKEM

Slik kuttet Elkem utslipp tilsvarende 150.000 dieselbiler på rekordtid

Doktorgrad ble til Norges største NOx-kutt.

Om NOx og NOx-fondet

  • Nitrogenoksider (NOx) er avgasser som fører til sur nedbør, økt konsentrasjon av bakkenært ozon og bidrar til dårlig lokal luftkvalitet. Utslippene kan gi skadelige effekter på økosystemer og vegetasjon, i tillegg til helse­skader for mennesker.
  • Næringslivets NOx-fond har som formål å redusere NOx-utslipp i Norge. 
15 samarbeid­ende næringsorganisasjoner er stiftere av fondet.
  • Norge er gjennom Göteborg-protokolle­n forpliktet til å redusere NOx-utslipp til 156.000 tonn i året. I 2010 var Norges­­ samlede utslipp på 186.000 tonn.
  • Transportsektoren står for 58 % av Norges­ samlede utslipp, mens industrien­ står for 11 % av det samlede utslippet. Elkem står for vel tre prosent av Norges­ samlede utslipp.

Dette kunne bare ikke stemme. De sindige nordlendingene «rev seg i håret» her innerst i Sørfoldfjorden den dagen i 2009, fortelles det i ettertid. Målingene viste at utslippene av nitrogenoksid var nesten dobbelt så høye som antatt. Smelteverket på den idylliske odden med panoramautsikt til Middagsfjellet og Straumklompen ble med ett til en stor rød sirkel på utslippskartet til miljømyndighetene.

Det ble bestemt å gjøre målingene på nytt. Resultatet ble det samme – Elkem Salten var og ble den norske landjordas desidert største enkeltforurenser av nitrogenoksid (NOx) – bare Oseberg og Troll i Nordsjøen var verre i norsk territorium.

De nedslående utslippstallene var starten på en prosess der silisiumfabrikken i lille Straumen syv mil øst for Bodø kom til å gjøre en oppdagelse som ikke bare ville få smelteverket ned fra verstingtoppen, men etter hvert også kan hjelpe smogfylte kinesiske byer.

Les også: Elkem Solar starter full produksjon

Hvit og hissig

Flammene danser over haugene med kull. Vinduet mellom kontrollrommet og ovn nummer to på Salten-verk skal tåle en kraftig eksplosjon.

En sjelden gang i de norske smelteverkenes historie har det skjedd at vanndamp og flytende metall har reagert med hverandre og gitt store skader på mennesker og utstyr.

Gjennom den spesialkonstruerte kikkerten med mørke linser kan vi se forskjellen på intensite­ten i ilden. I de mørkere feltene er alt som det skal, men i et område til venstre i ovnen­ brenner det kraftigere og hvitere enn andre steder.

– Den er blitt jævlig hissig. Det er steike umulig å drepe han overalt, slik han er nå, sier operatør Finn Harald Olsen.

Grunnen til at Olsen ønsker «å ta livet av» den sterke og hvite flammen på venstre fløy er at det er i slike ekstremt varme «lommer» at det dannes termisk NOx.

Les også: Kjøpte Recs nedlagte fabrikk til spottpris

Tappekanalene på smelteovnene på Elkem Salten må holdes åpne når råmaterialene klumper seg. Per-Ivar Nikolaisen

«Permafrosten»

Vinteren har vært kald og tørr. Den lille snøen som har kommet, har blitt borte igjen. Inne ved ovnene er det hett. Men noen meter lenger ut i lokalene trenger kulda inn fra det sivilingeniør Nils Eivind Kamfjord kaller «Permafrostens land».

Det har ikke gått mer enn et knapt år siden­ han kom tilbake fra doktorgraden på NTNU. Som en del av arbeidet målte Kamfjord ut­slippene­ fra ovnene på Salten i 2009.

Det var disse målingene som viste at NOx-utslippene var langt høyere enn man tidligere hadde beregnet seg frem til og rapportert inn til myndighetene.

På NTNU startet Kamfjord og hans veileder Halvard Tveit, professor ved Institutt for materialteknologi og konsernspesialist i Elkem, det møysommelige arbeidet med å løse mysteriet med de høye utslippene i Salten.

De kom frem til at den overraskende høye NOx-forurensingen skyldtes både luftgjennomstrømningen og måten råvarene ble matet inn i brennkammeret.

Les også:  Jobbet 2-4-turnus. Fant opp unikt pumpesystem på fritiden

For hett

Tilførselen og avsuget gjorde at det fikk utvikle seg ekstremt varme «lommer» i ovnene. I de hvite flammene ble lufta så het at silisiumgassen begynte å splitte oksygenmolekylene og forsyne seg med atomer – noe som betydde dramatisk høyere utslipp av NOx da de ensomme og ustabile oksygenatomene jaktet på nye partnere og paret seg med nitrogenatomer.

– Designen på ovnen var veldig uheldig, konstaterer professor Halvard Tveit.

Han og Kamfjord viste hvordan man ved å øke hyppigheten på tilførselen av råmaterialer fra hvert tredje kvarter til to ganger i minuttet unngikk de varme lommene.

Det at det var fire utløp på ovnen hadde ført til at luften hopet seg opp og ble varm. Kamfjords doktoravhandling konkluderte med at ett utløp ga mer effektiv luftgjennomstrømning.

Alt dette var teori og pilotforsøk, men det var ikke prøvd ut i storskala. Derfor var spenningen stor da Elkem bare kort tid senere valgte å bygge om den ene ovnen på Salten-verket etter Kamfjords oppskrift.

Les også: Tidenes tørreste materiale

Natur: Elkem Salten til venstre i bildet kan ikke klage på omgivelsene, men NOx-utslippene var foruroligende høye. Per-Ivar Nikolaisen

Krevende balanse

En operatør støter et jernrør med keramisk belegg flere ganger inn i den ene tappekanalen på ovn nummer to, mens gnistene spruter. Det kan se dramatisk ut for uinnvidde. Men mannen som blåser vekk slagg fra kanalen er beskyttet med tre lag med flammehemmende tøy og doble masker.

Utfordringen med silisiumproduksjon er at råmaterialene har en tendens til å klumpe seg.

Det er ikke bare det at tappekanalene for silisium kan bli tette og må blåses rene. Klumpingen fører også til at råmaterialene ikke synker ned gjennom ovnen, slik de skal for å få til riktig forbrenning i moderat temperatur.

Operatørene og metallurgene på smelteverket jakter hele tiden på den optimale driften – den gylne balansen mellom for mye og for lite råvarer – akkurat passe varme, best mulig resultat, lavest mulig utslipp.

Derfor var det ikke et stolt øyeblikk da Elkem­ Salten med ett figurerte på toppen av NOx-­statistikken.

– Vi kom negativt ut. Vi som selskap ønsket ikke å ha på oss at vårt punktutslipp var blant verstingene, sier verkssjef Arve Ulriksen.

Les også: Slik vil de lage isolasjon av søppel

Bindes til karbonet: Silisium dannes ved en kjemisk prosess under høy varme, der silisium i kvarts frigjøres fra oksygen fordi det bindes til karbonet. Ovnen mates med råmaterialer og deretter føres det ned karbonholdig elektroder. Når strømmen skrus på, dannes det en kraftig lysbue mellom elektrodene, som får oksygenet til å reagere med karbonet og danne CO2. CO2-gassen stiger, mens silisium tappes ut. Ved Elkem Salten forskes det på hvordan både CO2 og NOx kan utnyttes til produksj on av biomasse. Teknisk Ukeblad - Kilde: Elkem

150.000 dieselbiler

Doktorgradsavhandlingen til Nils-Eivind Kamfjord­ kan ha satt norgesrekord i implementering av forskning i praksis, da Elkem fyrte opp i den ferdig ombygde ovnen i fjor sommer.

– Det var helt fantastisk. Det er ikke så mange som går rett fra arbeidet med en doktorgrad, og den første jobben er å innføre det du fant ut i avhandlingen i fullskala, sier Kamfjord.

Resultatene var like «fantastiske». Ved å mate inn råstoffene på en annen måte enn før, og få utsugningen av luft til å gå smidigere, hindrer Elkem Salten at ilden blir hissigere og fører til betydelig høyere utslipp. Etter å ha produsert silisium i den «nye» ovnen i et halvår viser det seg at utslippene av NOx er redusert med rundt 40 prosent, tilsvarende utslippet fra 150.000 dieselbiler.

– Den nye ovnen får aldri stillestående luft. Strømningene er annerledes nå. De ekstremt varme luftlommene var som bakevjer i en elv, og gjorde at NOx-utslippene eksploderte, forklarer Kamfjord.

Verkssjef Arve Ulriksen ved smelteverket i Salten kan ikke få fullrost Kamfjord, Tveit, og resten av utviklingsmiljøet i Elkem for jobben de har gjort.

– Fra man startet forskningsløpet til vi trykket på knappen, gikk det ganske nøyaktig fire år, sier Ulriksen.

Elkem vil nå oppgradere de to andre ovnene på Saltenverket på samme måte. Også på konsernets smelteverk i Bremanger skal en av ovnene nå bygges om.

– Det er en liten revolusjon. Jeg er stolt på vegne av Elkem, sier Ulriksen ublygt.

Les også:  – Norske myndigheter har et schizofrent forhold til utenlandske eiere

Måler: På disse rørene satte sivilingeniøren Nils-Eivind Kamfjord måle­utstyret som viste langt høyere NOx-utslipp enn tidligere antatt. Per-Ivar Nikolaisen

Kostet kvart milliard

Ombyggingen av ovnen i Salten har kostet 250 millioner kroner. Av dette har Næringslivets NOx-fond bidratt med 54 millioner kroner.

– Den finansielle risikoen var stor. Så dette hadde aldri blitt noe av uten NOx-støtten, sier verkssjef Ulriksen.

Ombyggingen av Elkems ovn ved Straumen er «vesentlig i nasjonal sammenheng», ifølge daglig leder Tommy Johnsen i NOx-fondet. Dersom Elkem bygger om de resterende ovnene i Salten vil oppgraderingen være det største enkelttiltaket for å redusere NOx som man kjenner til. 494 tonn reduksjon i utslippene var mer enn forventet.

– Det er ikke så ofte vi får resultater som er bedre enn hva som er forespeilt i søknaden. Dette har vi fått i denne sammenheng. Således er jeg veldig fornøyd, konstaterer Johnsen.

NOx-fondet har allerede vedtatt å støtte en eventuell videre ombygging av ovner i Elkem-systemet med 180 millioner.

Les også:  Norge prøver å unngå rettssak om luftforurensning

Konsekvenser for Kina

Nitrogenoksid kan gi helseskader når konsentrasjonen i lufta når et visst nivå. Smelteverket i Salten ligger på sin side i et grisgrendt strøk med små trafikkutslipp. Situasjonen hadde vært farligere for folkehelsa om utslippene hadde kommet på toppen av NOx-utslippene fra en stor bilpark – for eksempel i smogplagede kinesiske byer.

Gjennombruddet i Salten kan få globale ringvirkninger, ikke minst for luftforurensingen i nettopp Kina. Elkems kinesiske eiere, Blustar, skal ha vist stor interesse for den miljøvennlige ombyggingen i Salten. Samtidig har Elkem lovet å dele forskningsresultatene med omverden.

– For verden totalt sett er det en kjempefordel når dette blir formidlet videre til Kina. Vi har ikke regnet på hva det kan bety for de samlede utslippene, men en reduksjon på 40 prosent var bedre enn forventet og målsetningen, sier verkssjef Arve Ulriksen.

Kina har en lang rekke mindre smelteverk som ligger i og i nærheten av byene. Målet på sikt er å bytte ut disse med større og mindre forurensende enheter. Da kan kunnskapen om hvordan man har temmet hissige flammer i «Permafrostens land» bli avgjørende og viktig for millioner av mennesker i «Midtens rike».

Les også:

Her er verdens nye utslippsverstinger

Brent kalk skal redde tareskogen

Solstorm kan gi spøkelseslys på Halloween