I Norge står metallproduksjonen for rundt 10 prosent av klimagassutslippene.
– For å bidra til å nå klimamålene må metallindustrien senke utslippene sine, oppsummerer Trine Asklund Larssen, som nylig tok doktorgraden ved NTNU på sitt arbeid med manganmalm.
Men norsk metallproduksjon er allerede blant de reneste som finnes, og vil bli renere i framtida. Blant de mange tiltakene er å se på effekten av ulike typer malm på produksjonen.
– En av metalltypene vi produserer i Norge er legeringer som inneholder manganmetall, sier Larssen, som i dag jobber for Sintef Industri.
Legeringer er blandinger av ulike metaller som brukes på mange forskjellige områder. Manganlegeringene som produseres i Norge brukes mest som ingrediens i produksjonen av stål. De gjør stålet sterkt og hardt. Nesten alt eksporteres.
To typer malm sammenlignet
– Jeg undersøkte to typer manganmalm, Comilog fra Gabon og Nchwaning fra Sør-Afrika for å blant annet finne ut hvor store klimagassutslipp disse gir under metallproduksjonen.
Produksjonen av mangan foregår i store ovner, der blant annet manganmalm og karbon i form av koks tilsettes og varmes opp.
– Råmaterialene tilføres fra toppen av ovnen og ferdig produkt tappes ut fra bunnen. Elektrisk energi tilføres via elektroder som gjør at temperaturen nederst i ovnen er veldig høy, forklarer Larssen.
Hvor høy temperaturen er avhenger av hvilken type legering som produseres, men typisk er temperaturen på produktet når det kommer ut av ovnen i området 1450-1650C. Ettersom produktet tappes ut fra bunnen vil nytt tilført råmateriale bevege seg nedover i ovnen.
Når råmaterialene beveger seg nedover i ovnen, smelter de sammen til det vi kaller slagg. Aller nederst i ovnen reagerer slagget med karbon og produserer metall.
Noen få reaksjoner betyr mye
– Det skjer veldig mange reaksjoner i ovnen, men noen få gir store utslag på energiforbruk og CO₂-utslipp. Spesielt viktig er noen reaksjoner mellom malmen og gassen som finnes i ovnen, forklarer Larssen.
Gassen i ovnen er i stor grad en blanding av karbondioksid (CO₂) og karbonmonoksid (CO). Larssen kunne etterligne prosessene som foregår i ovnen i mindre skala i laboratoriet for å se hvordan ulik varme, gassinnhold, typer og størrelse av malm og flere andre faktorer påvirker utslippene.
– Vi fant at de to ulike typene malm oppførte seg svært ulikt når de ble varmet opp. De gjennomgikk ulike reaksjoner, som videre gikk ved ulike temperaturer og hastigheter. På grunn av dette gir de to malmene ulikt energiforbruk. De gir også ulike typer avgasser når de brukes i manganproduksjonen, sier Larssen.
Én type renere enn den andre
Generelt gir Nchwaning-malm høyere utslipp av klimagasser og høyere energiforbruk sammenlignet med Comilog-malm. Gassen som produseres ved bruk av Nchwaning-malm inneholder også mer energi, noe som reflekterer et høyere energiforbruk i ovnen.
– For begge malmene får vi lavere energiforbruk og mindre klimagassutslipp hvis malmen som brukes er i mindre størrelse, sier Larssen.
Størrelsen på malmen har altså også noe å si. Resultatene kan gi et bidrag til at sektoren kan senke utslippene ytterligere.
– Mange hensyn skal tas ved valg av malm til produksjonen. Dette inkluderer energiforbruk og klimagassutslipp, men også sammensetning av produktet og ikke minst sikkerheten i produksjonen. Generelt må industrien bruke en blanding av ulike malmer for å innfri disse kravene, sier Larssen.
Doktorgradsprosjektet har vært en del av forskningssenteret HIGHEFF. Dette er partnere fra mange ulike industrier der hovedmålene er å øke energieffektiviteten og senke klimagassutslippene.
Artikkelen ble først publisert av Gemini.
