Hårdgjord biokol hjälper Höganäs att bli klimatneutrala

Gruvarbetarna som bröt kol sade att jättehönan varit framme. I labbet på Höganäs AB har ett sådant 200 miljoner år gammalt fossilt fotavtryck av Dilophosaurus från stenkolsgruvorna i Nordvästskåne tagits in och satts ned i golvet.

Just fossila avtryck är Höganäs största utmaning, tillsammans med elektrifieringen. Höganäs är det ledande metallpulverföretaget i världen och levererar ungefär 500 000 ton metallpulver per år.

Metallpulver är främst råvara till komponenter i bilindustrin. Problemet är att när bilindustrin ställer om till el så går det åt färre komponenter av metallpulver. Det gäller att hitta nya produkter för metallpulvret.

”Måste få ordning på fossila utsläppen”

I de två anläggningarna i Sverige förbrukar Höganäs 260 GWh el och 25 GWh naturgas. Samtidigt produceras 55 GWh fjärrvärme. Förutom naturgas används också 50 000 ton koks och kol och 16 000 ton kalk. I processen från råvara till metallpulver släpps det ut 200 000 ton koldioxid.

Att byta ut de fossila insatsvarorna kol, koks och naturgas i processerna mot biokol och biogas blir inte lätt. Höganäs har som mål att den egna tillverkningen ska bli klimatneutral till 2030. Till 2037 ska hela Höganäs värdekedja vara klimatneutral. För att möjliggöra det här kommer en del att behöva lösas genom koldioxidinfångning.

– Vi måste få ordning på de fossila utsläppen. Det blir tufft, det är en utmaning, vi gör allt vi kan, säger Pontus Hydén chef för avdelningen Global Technology på Höganäs, och visar runt i järnsvampsfabriken.

Syngas från Cortus ska ersätta naturgas

De långa ugnarna på Höganäs värms upp av naturgas, som ger upphov till utsläpp av 45 000 ton koldioxid. Naturgasen ska så fort som möjligt bytas ut till biogas.

Sedan några år har Höganäs ett samarbete med Cortus Energy som byggt en Woodroll-läggning på området. Med skogsflis från Södra Skogsägarna som råvara tillverkas en syngas som används för att värma ugnarna. Efter många bakslag och förseningar har man ännu inte kunnat ta anläggningen i kontinuerlig drift.

– De kommer allt närmare att kunna leverera gas i fortvarighet, under en längre tid, som bränsle i våra ugnar, men det försöket har inte påbörjats än, säger Pontus Hydén.

Förhoppningen är att Cortus nuvarande produktionsanläggning ska kunna ersätta 20 procent av naturgasen. Resten av biogasen skulle Höganäs kunna köpa från den stora gasledningen som man idag plockar naturgas ur. I år är målet att köpa 20 procent naturgas.  Men tillgången på biogas är än så länge begränsad.

Målet: klimatneutral industri 2045

Stålindustrin är en viktig basnäring. I Sverige producerades 4,4 miljoner ton järn och stål på 14 anläggningar över hela Sverige förra året. På flera orter är stålindustrin den dominerande arbetsgivaren och 2022 sysselsatte stålindustrin i Sverige 16 600 personer.

Den energiintensiva järn- och stålindustrin använder cirka 20 TWh energi per år, 14 procent av industrin användning. Utsläppen av koldioxid från stålindustrins processer är höga, och motsvarar 12 procent av de totala utsläppen i Sverige. Målet för branschen är att bli klimatneutral till 2045.

Men det är en enorm utmaning. År 2019 var de direkta koldioxidutsläppen 6,2 miljoner ton från stålindustrins processer. Den största andelen, cirka 85 procent, uppstår vid reduktion av järnmalm till järn med hjälp av kol.

Biokol kan spela stor roll

Enligt Ryan Robinson på Höganäs används tre miljoner ton fossilt kol eller koks inom metallindustrin i Norden idag. Branschen har börjat titta på hur mycket av det som är tekniskt möjligt att ersätta med biokol eller vätgas.

Masugnarna kräver högkvalitativt koks gjort på stenkol vilket inte går att ersätta med biokol och kommer troligen att läggas ner och ersättas med vätgasreducerat järn. Biokol och vätgas kan spela en stor roll för tillverkning av järnsvamp och biokol för stålproduktion i ljusbågsugnar.

I Höganäs ABs verksamheten med ljusbågsugnar i Halmstad räknar Ryan Robinson med att mellan 80 och 100 procent av de 4 000 tonnen fossilt kol kan ersättas av biokol. I Höganäs kan huvuddelen av de 45 000 tonnen koks och kol som används i järnsvampsproduktionen ersättas med biokol.

Densiteten största problemet

Problemen är dels att biokol har ett visst innehåll av fosfor, kalium och natrium som måste renas bort för att inte påverka stålet. Det största problemet är dock att biokolen förbrukas för snabbt i ugnen där vagnarna med slig (finkornigt koncentrat av malm) och kol står inne i två dygn.

– De tekniska utmaningarna med biokol är framför allt bulkdensitet och reaktivitet, som skiljer sig väsentligt från fossila material. Vi vill ha material som är mindre porösa och som reagerar långsammare. Och så måste föroreningarna vara på tillräckligt låg nivå, säger Pontus Hydén.

Efter tre års utveckling så genomför Höganäs just nu ett stort försök där man blandar in 20 procent biokol i kolet som ska reagera med sligen för att bli järnsvamp.

– Försöket ska ge svar på de sista frågorna vi har, om det här fungerar fullt ut eller inte, det är otroligt spännande att se hur det här kommer att landa, säger Pontus Hydén.

Biokol måste kompakteras för metallurgi

Det ställs ganska höga krav på den kol som används i processerna. Och det kommer också att gälla biokolen. Utifrån Höganäs specifikationer är det skogsbiomassa som man måste hålla sig till som råvara till biokolen.

– Generellt gäller att ju närmare stamvedskvalitet desto lättare är det för oss att använda materialet. Vi använder inte grödor eller avfall, det blir för mycket föroreningar som blir svåra att hantera i processen säger Ryan Robinson.

Man kan inte använda biokol direkt i processen, det måste kompakteras rejält och få en åtminstone dubbelt så hög densitet. Höganäs har byggt en egen pilotanläggning där man extruderat 600 ton biokol. Biokolen har malts och blandats med vatten och tillsatsämnen. Innan skruven drar materialet pressas genom matrisen så har det passerat en kammare med vakuum som sugit ut all luft.

Enorm marknad för biokol väntar

Höganäs har inga ambitioner att själva bli tillverkare av tung biokol för metallurgi, utan hoppas att biokolstillverkare ska ta vidare produktionen. Behovet av biokol är stort. Bara Höganäs AB skulle behöva hela dagens nordiska produktionen av biokol, 10 000 ton.

Även andra ståltillverkare lär satsar på använda biokol i stålproduktionen. Ryan Robinson tror att behovet av biokol i framtiden en halv miljon ton i Norden. Det är ungefär lika mycket biokol som produceras i hela Europa idag.

– För att fördubbla produktionen är det i princip en helt ny infrastruktur som behöver byggas upp gällande pyrolyskapacitet och försörjningskedjor, säger Ryan Robinson.

– Vi vill ha många leverantörer av kompakterad biokol som vi kan köpa av så att vi får en konkurrensutsatt marknad. Vi vill göra skogsägare och skogsbolag uppmärksamma på att här finns en marknad framöver, säger Pontus Hydén.

Risk att biokolet inte räcker till alla

En förutsättning för att Höganäs ska lyckas med sin konvertering är att det finns en tillgång på biomassa, och att uttaget till industrin räknas som hållbart. Det gäller att uttaget från skogen inte blir större än tillväxten. Det finns även en politisk risk med satsningen på biokol.

– Man kanske vill använda skogen till andra saker, men det kan också vara ståltillverkning, för att man anser att det gagnar samhället och tycker att det är väsentligt för vårt sätt att leva, säger Pontus Hydén.

– Jag har en stor förhoppning om att det kommer att vara okej att använda biomassa från skog, så länge skogen sköts på ett bra sätt.