Klimasynder går fossilfrit: Første leverance af ‘grønt stål’ er klar

Illustration: SSAB

»Verdens første fossilfri stål er klar til levering.«

Meldingen kommer fra Stålgiganten SSAB, der har produktionsfaciliteter i både Sverige, Finland og USA.

SSAB står sammen med mineselskabet LKAB og energiselskabet Vattenfall bag projektet Hybrit (Hydrogen Breakthrough Ironmaking Technology), der ifølge SSAB er »et samarbejdsprojekt, som vil revolutionere stålindustrien«.

»Det første fossilfrie stål i verden er ikke kun et gennembrud for SSAB, men beviser, at det er muligt at foretage omstillingen og reducere stålindustriens globale CO2-aftryk markant. Vi håber, at det vil inspirere andre til også at fremskynde den grønne omstilling,« lyder det fra Martin Lindqvist, der er administrerende direktør i SSAB.

For hvert ton stål produceret på verdensplan til eksempelvis biler, bygninger, vindmøller, solcellepaneler udledes i gennemsnit næsten to ton CO2. Fremstillingen af stål udgør omkring otte procent af verdens samlede drivhusgas-udledninger, og derfor kan en mere klimavenlig stålindustri spille en vigtig rolle i den grønne omstilling.

I første omgang er der tale om en ‘testleverance’ til Volvo, før den kommercielle produktion af ‘grønt stål’ efter planen forventes at starte op tidligst i 2026. Leverancen er produceret i Sverige uden brug af kul og koks, som traditionelt anvendes i stålproduktionen for at omdanne jernmalm til råjern (der senere laves om til stål) i en såkaldt højovn.

I en højovnsproces, der i princippet har været anvendt i adskillige århundreder, bruges kul eller koks til at fjerne ilt fra jernmalmen, hvilket er en forudsætning for senere at kunne producere stål. Denne proces kaldes for reduktion.

For at erstatte de CO2-udledende energikilder anvender Hybrit-teknologien i stedet brint fremstillet af vand gennem elektrolyse drevet af grøn energi, der hovedsageligt er produceret af vindmøller.

Artiklen fortsætter under illustrationen.

Illustration: Hybrit

Derudover består restproduktet fra brint-produktionen af vand, som igen kan bruges til at producere mere brint. Ifølge energiselskabet Vattenfalls hjemmeside reducerer »det teknologiske gennembrud« i Hybrit-teknologien omkring 90 procent af udledningerne sammenlignet med konventionel stålproduktion.

»Målet er i princippet at eliminere CO2-udledningen fra stålfremstillingsprocessen ved kun at anvende fossilfrie råvarer og fossilfri energi i alle dele af værdikæden,« fremgår det på Vattenfalls hjemmeside, som også skriver, at kvaliteten af de i alt 100 tons produceret stål er »god«.

En fossilfri stålproduktion

I en pressemeddelelse skriver Volvo, der modtager testleverancen, at stålet vil blive brugt til »testformål og måske bruges i en konceptbil«. Den svenske bilfabrikant »sigter mod at blive den første bilfabrikant, der bruger fossilfrit stål til dens egen produktion af biler«.

»Som vi løbende reducerer vores samlede CO2-aftryk, ved vi, at stål er et vigtigt område for yderligere fremskridt. Samarbejdet med SSAB om udvikling inden for fossilfrit stål kan give betydelige udledningsreduktioner i vores forsyningskæde,« lyder det fra Håkan Samuelsson, der er administrerende direktør i Volvo.

Læs også: Forskning til debat: Blå brint er værre for klimaet end naturgas, kul og olie

For Volvos biler udgør stål- og jernproduktionen en stor del af de samlede CO2-udledninger for materialerne og komponenterne. Andelene ligger på 35 og 20 procent for henholdsvis fossil- og elbiler, fremgår det af Volvos pressemeddelelse.

Hybrit-projektet blev startet op i 2016, og den første leverance er produceres på et pilotanlæg, der i 2018 blev opført i byen Luleå med støtte fra det svenske energiagentur.

Ifølge Sveriges erhvervsminister, Ibrahim Baylan, »driver arbejdet udført af SSAB, LKAB og Vattenfall inden for Hybrit-projektets rammer udviklingen af hele branchen og er en international model«.

»Industrien og især stålindustrien udleder store mængder drivhusgasser, men er også en vigtig del af løsningen. For at drive overgangen og blive verdens første velfærdsstat er samarbejde mellem erhvervslivet, den akademiske verden og den offentlige sektor afgørende,« udtaler han i en pressemeddelelse.

Med Hybrit-teknologien anslås det, at »SSAB har potentiale for at reducere Sveriges samlede CO2-udledning med mindst 10 procent og Finlands med syv procent«, fremgår det.

Sammenlagt står stålproduktionen for omkring 25 procent af den europæiske industrisektor CO2-udledninger og for mere end de nordiske landes samlede udledninger.

Et andet svensk projekt håber ligesom konsortiet bag Hybrit-projektet på at udvikle kommerciel grøn stål. H2 Green Steel, H2GS, er et projekt, som »vil være en storskala stålproducent baseret på en fossilfri fremstillingsproces,« fremgår det af projektets officielle hjemmeside.

Planen er i 2024 at have bygget og producere grøn stål på et stort anlæg i Boden-Luleå-regionen i Nordsverige. Projektet inkluderer et »gigaskala grøn brint-kraftværk som en integreret del af stålproduktionsanlægget«, som fra 2030 skal nå op på årligt at producere fem millioner ton »højkvalitetsstål«.

Brint-baseret stålproduktion er længst fremme

I rapporten ‘The Disruptive Potential of Green Steel’ fra 2019 udarbejdet af nonprofit-organisationen Rocky Mountain Institute, RMI, fremgår det, at stålfremstilling er en af de industrier, der bidrager mest til verdens udledninger af drivhusgasser med et globalt CO2-aftryk på 2,9 gigatons om året.

Derudover estimeres det, at fremstillingen af stål i kombination med en stigende efterspørgsel kommer til at udgøre 50 procent af verdens samlede ‘CO2-budget’, som skal overholdes for at holde den globale opvarmning nede jævnfør målene i Parisaftalen.

Læs også: EU siger ok til brint baseret på atomkraft og naturgas

»På trods af bestræbelser på at øge genanvendelsen udleder den resterende produktion af stål fremstillet af jernmalm mere CO2, end vi kan acceptere for at holde den globale opvarmning under 1,5 grader celsius. Der er et kritisk behov for at finde nye løsninger til reduktion af jernmalm med lav CO2-udledning,« skriver organisationen, der har som mål at »transformere, hvordan vi producerer og bruger energi, fordi energi er 70 procent af problemet«.

I rapporten fra 2019 fremgår det yderligere, at der er en række forskellige pilotprojekter er i gang, og at der med den den brint-baserede reduktionsproces er længst fremme i udviklingen i forhold til en kommende, mere klimavenlig stålproduktion.

sortSortér kommentarer
  • Ældste først
  • Nyeste først
  • Bedste først

Mange af de grøne tiltag er lidt af en lidt af tynd kop te, fordi de forudsætter at hele grundlaget er blevet lavet med forsilet energi.

Men hvis vi begynder at lave stål, som er hel skelette i vor samfund, med grøn energi så begynder det at ligne noget.

Jeg håber at vi i Danmark igen begynder at lave stål af gammelt jern -men denne gang med grøn enegi!

  • 14
  • 1

"Derudover består restproduktet fra brint-produktionen af vand, som igen kan bruges til at producere mere brint."

Der må være noget, jeg ikke helt har forstået omkring elektrolyse. Bortset fra det, så er det en meget spændende udviklingsmulighed, der her skitseres for at reducere CO2 udledninger fra materialeproduktion.

  • 4
  • 0

Mangler der ikke noget i præsentationen ..

1) brintenergi. H2 bruges til reduktion af Fe2O3-> .. metallisk Fe + H2O 2) energiforbrug til smeltning af malmen?

Er det en exogen process når H2 og Fe2O3 "forbrænder". Sikkert ikke, så malmen skal under alle omstændigheder varmes op til smeltning. Vil det ikke være det største energi-indput? Jeg synes jeg har set elektrisk induktion til smeltningen engang .. og godt det, for konvertering af el til H2, og så bruge det til smeltning kan vel ikke hænge sammen ..

eller hyr?

  • 4
  • 1

Jeg håber at vi i Danmark igen begynder at lave stål af gammelt jern -men denne gang med grøn enegi!

begynder?:

Elektrostål, stål, der fremstilles i lysbueovne eller i induktionsovne. Elektrostål udgør (1994) ca. 30% af verdens samlede stålproduktion. Lysbueovnene chargeres med råjern og/eller jernskrot, og der friskes og raffineres ved tilsætning af koks og forlegeringer. Ovnene har basisk for, og slaggerne reguleres ved tilsætning af kalk. Siden 1975 har Det Danske Stålvalseværk i to lysbueovne a 100 t produceret ca. 1/2 mio. t om året på skrotbasis...

(Jeg ved faktisk ikke, om den omtalte, danske produktion stadig er i gang!?).

  • 8
  • 0

Ved reduktion af både hematit Fe₂O₃ og magnetit Fe₃O₄ med brint er reaktionerne (svagt) exoterme hvorimod ved reduktion med kul er de tilsvarende reaktioner endoterme. Der skal altså både kul til reduktionsprocessen og til smelteprocessen. Det antydes også i artiklen at til 1000 kg stål dannes 2000 kg CO₂ hvilket giver på molbasis 17,9 kmol jern og 45,4 kmol kul, altså langt mere kul end der kræves til selve reduktionen.

Med hensyn til brintskørhed anvendes en varmebehandling af stålet for at drive brinten ud af stålet.

Med venlig hilsen Peter Vind Hansen

  • 14
  • 0

Jern indeholder naturlig en del kulstof og når man laver stål så gælder det om fjerne kulstof, dette gøres traditionelt med kulmonoxid CO. Naven er er en smule villedene men stål er mere jern end "jern" er, betegnelse "jern" bruge nomalt om støbejern som indeholder en del mere kulstof end stål som maximalt indholder 0,8 % (hvis jeg huske rigtigt):

Der kommer ikke brintskørhed af at bruge brint i højoven, fordi stålet er flydende. Brintskørhed er noget der kan opstå i fast stål hvis man benytte en proces der frigiver brintioner, eks elektrodesvejsning. I dette tilfælde bliver brintioner spredt igennem det faste stål, hvis man ikke få ”udlufter” disse brintioner af stålet, så dannes der molekylær brint inde i hulrummene i stålet, hvilke kan bevirke at stålet kan bliver sprængt indefra.

  • 14
  • 0

Prisen for stålet bliver 20-25% dyrere end traditionelle ståltyper når man starter med rigtige leverancer i 2026, men forskellen forvents at blive mindre over tid. Jeg kan desværre ikke huske kilden, men det kan måske være SSAB eller Vattenfalls sider om projektet.

  • 6
  • 0

Jacob Mølholm

Prisen for stålet bliver 20-25% dyrere end traditionelle ståltyper når man starter med rigtige leverancer i 2026, men forskellen forvents at blive mindre over tid. Jeg kan desværre ikke huske kilden, men det kan måske være SSAB eller Vattenfalls sider om projektet.

Selvfølgelig bliver det billigere med grøn energi og en opdateret teknologi. Det der med 20-25% dyrere er fuldstændigt gak gak, da energi udgiften til stål i gennemsnit slet ikke udgør 20-25% af stål prisen.

Stål koster pt. $1,825 ikke mindre end 225% mere end ved årets begyndelse og kul koster $170 202% mere end ved årets begyndelse.

Verdens gennemsnittets er 770kg kul per ton stål, så ud af $1.825 udgør kulforbruget altså $131 eller i procent 7%.

Hvis vi bare for sjov legede at Hybrit teknologien, der bruger elektrisk Arc Furnace til at smelte stålet og brint til at reducere det kun var ligeså effektiv som standard stål, så skulle der anvendes 6.150 kWh/ton x 0.77 = 4736kWh/ton. Hvis det hele skulle være brint så taler vi om 143.5kg. For at kiloprisen skulle kunne nå op på 25% af stålprisen, hvis vi legede at kul var gratis så taler vi om $1.825/4=$456.

Så før Hybrit stål blev 25% dyrere, så skulle renewable brint skulle altså koste $456/143.5=$3.2/kg for at en fuldstændigt worst case hvor kul er gratis, Hybrit er gennemsnitlig energieffektiv, der anvendes ikke strøm til Arc furnace ovnen, der er ingen genanvendelse af procesvarmen. I Nordsverige er der mere billig energi end de kan presse igennem deres forbindelser og fremragende muligheder for onshore wind, solceller og offshore wind, så med egne energiparker, der er lovligt i EU, så kommer Hybrit brint til at koste under $2/kg.

Nu er kul ikke gratis, Hybrit genanvender procesvarmen, Hybrit tilfører direkte el til processen og Hybrit skal bruge 40kg brint per ton kul.

Derfor er det helt søs når SSAB åbenbart forsøger at score offentlige kroner og merpris i markedet ved at påstå større produktionspris.

  • 4
  • 2

Jern laves ved at reducere jernoxid (malm) til jern. Gennem tusinder af år har man reducret jernoxiden med kulilte så jernoxid + kulilte bliver til jern + kuldioxid. Kulilten har man skaffet fra ufuldstændig forbrænding af kul mm.

Det nye er at man at man reducerer jernoxiden med brint til jern + vand.

I forvejen bruger man oftest strøm i induktions- og lysbueovne til smeltning og opvarmning.

Jeg ved godt dette er simpel skolelærdom for mange, men jeg kan se i komentarsporet at flere tror det er er varme og energi der er problemstillingen.

  • 4
  • 0

Hej Henning Therkelsen

Der er brugt at tilsætte kalk, CaCO₃ til blandingen af kulkoks og jernmalm. Ved de temperaturer der er i ovnen spaltes kalken i CaO og CO₂ og calciumoxiden anvendes til at rense jernet for urenheder f.eks. SiO₂ og P₂O₅. Den dannede CO₂ reagerer ved en omvendt Boudouard reaktion med kulstof til carbonmonoxid:

C + CO₂ <=> 2 CO

Og den dannede carbonmonoxid er reduktionsmiddel til jernmalmen.

Med venlig hilsen Peter Vind Hansen

  • 2
  • 0
Bidrag med din viden – log ind og deltag i debatten