Fossilfritt stål – grön industriell produktion i praktiken

Foto: Åsa Bäcklin / Hybrit
Dela med dig

Den svenska stål- och gruvindustrin står inför en historisk teknikomställning till produktion av fossilfritt stål. Fullt utbyggd kan denna omställning innebära att koldioxidutsläppen minskar med 35 miljoner ton årligen. Detta motsvarar hela två tredjedelar av Sveriges totala koldioxidutsläpp varje år.

Denna väldiga teknikomställning kan innebära investeringar på ca 400 miljarder i den direkta malm- och stålproduktionen. Men dessutom krävs investeringar i produktion av förnyelsebar el, överföring av el och produktion av vätgas. Det rör sig om en helt ny generation av grön industri och gröna industrijobb som kan komma att växa fram i norra Sverige under de kommande åren.

Bakom satsningen på fossilfritt stål står de två statligt ägda storbolagen LKAB och Vattenfall samt stålföretaget SSAB som numera har LKAB som huvudägare. Den stora satsningen har fyra huvudingredienser.

1. Fortsatta investeringar i gruvan i Kiruna

För det första krävs fortsatta investeringar i gruvan i Kiruna. Malmkroppen måste följas allt djupare ner i jordskorpan. Redan för några år sedan beslutades att flytta hela centrala Kiruna 3 km österut då gruvverksamhet på allt djupare nivåer skapar risk för jordskalv och ras.

2. Anläggning för att omvandla malmen till stål med hjälp av vätgas

Den andra huvudingrediensen handlar om den reduktionsanläggning som krävs för att omvandla malmen till stål med hjälp av vätgas. I augusti 2020 startades en pilotanläggning för detta i Luleå. Nästa steg är en demonstrationsanläggning i industriell skala. Byggstart för denna planeras till år 2023 och anläggningen kommer att tas i drift år 2025.

LKAB har beslutat att reduktionsanläggningen ska ligga i Gällivare, där bolaget redan har gruvverksamhet och anläggningar för produktion av malmpellets. LKAB räknar med att investera 15-20 miljarder per år under de kommande 20 åren i den nya tekniken. Totalt kommer detta att innebära 2-3 000 jobb i Malmfälten, enbart för nybyggnationerna. Dessutom kommer LKAB att nyanställa annan personal på grund av den utökade egna verksamheten.

3. Massproduktion av vätgas

Framställning av fossilfritt stål kräver stora mängder vätgas. På sikt kommer satsningen att kräva att uppåt en miljon ton vätgas produceras årligen. Detta innebär att en rad problem måste lösas när det gäller produktion, transporter samt lagring av gasen. För att lösa en del av dessa problem har LKAB, SSAB och Vattenfall, tillsammans med Luleå tekniska universitet, gjort en stor satsning på vätgasforskning. I Piteå ligger universitetets pilotanläggning för storskaliga industriella experiment och där satsas minst 60 miljoner under sex år. Ännu är det oklart exakt hur stora kostnader vätgasproduktionen kommer att medföra.

4. Förnyelsebar el och upprustning av elnätet

Processen för att framställa vätgas kräver stora mängder elektricitet. Fullt utbyggd kommer LKAB:s fossilfria ståltillverkning att behöva 55 TWh per år, vilket motsvarar en tredjedel av Sveriges nuvarande elkonsumtion. För att klara detta krävs dels en omfattande upprustning av elnätet. Dels investeringar i produktion av förnyelsebar energi. Ett sådant projekt som pågår är Markbygdens vindkraftspark utanför Piteå, som kan bli den största i Europa. Här finns planer att bygga upp emot 1 100 vindkraftverk som tillsammans ska producera 12 TWh per år.

Enorma miljövinster

De miljömässiga vinsterna med fossilfritt stål är enorma. Vi upprepar: fullt utbyggt kommer satsningen att minska utsläppen av koldioxid och andra växthusgaser med 35 miljoner ton. Men satsningen kommer också att kunna bli viktig ekonomiskt. Att omvandlingen av malmen till järn sker i norra Sverige istället för i stålverk runt om i världen innebär att en större del av förädlingsvärdet stannar i landet. Tusentals jobb som tekniker, byggnadsarbetare, gruvarbetare, servicepersonal osv kommer att skapas. Behovet av utbildad arbetskraft kräver satsningar på universiteten i Luleå och Umeå, med filialer i Skellefteå och Örnsköldsvik. Norra Sverige har en chans att bryta den negativa trenden av befolkningsminskningar och avindustrialisering.

För att den historiska satsningen på fossilfritt stål ska bli verklighet krävs långsiktighet, uthållighet och en vilja att investera – både hos staten och hos privata företag. Det krävs väldiga investeringar i upprustning av befintlig infrastruktur som Malmbanan och hamnarna i Luleå och Piteå. Samt nysatsningar som bygget av Norrbotniabanan. Dessutom måste elnätet byggas ut och rustas upp. Detta måste prioriteras före skattesänkningar – och före kortsiktiga vinster och aktieutdelningar.

Grön industriell produktion i praktiken

Denna historiska omställning till fossilfritt stål är ännu i sin linda. Det vi vill understryka är den väldiga potential som denna satsning har både när det gäller att minska utsläppen av koldioxid och att skapa nya arbetstillfällen i norra Sverige. Satsningar som denna utgör ett konkret exempel på det vi kallar för grön industriell produktion.

Vad är fossilfritt stål?

Produktion av fossilfritt stål innebär en grundläggande teknikrevolution. Ända sedan Romarriket har järn och stål producerats enligt ungefär samma principer: kol har använts för att omvandla järnmalm till järn eller stål. Problemet med processen är att den innebär stora utsläpp av koldioxid. Idag står stålindustrin för hela 7 procent av de globala koldioxidutsläppen! En övergång till fossilfri stålproduktion skulle alltså innebära gigantiska miljövinster på global skala.

I den fossilfria teknik som nu tagits fram används istället vätgas för att omvandla malmen till järn och stål. De utsläpp som skapas av produktionsprocessen består av vattenånga istället för koldioxid.

Så funkar det

Bergarter som innehåller grundämnet järn kallas för järnmalm. Järnet i malmen är inte ren metall, utan har blandats med vanlig berggrund och dessutom reagerat med syre – man skulle kunna säga att järnet har rostat. Om malmen ska bli till stål krävs en process i tre steg.

Anrikning: I det första steget anrikas malmen. Detta sker genom att malmen krossas. Man sorterar bort så mycket ”vanlig sten” som möjligt och blandar sedan malmen med andra ämnen som är viktiga för den fortsatta processen. Malmen formas till små kulor, pellets, och bränns i en ugn för att de ska behålla sin form.  

Reduktion: I Kiruna bryts en järnmalm som kallas magnetit. Denna malm utgörs, i sin minsta beståndsdel, av molekyler där tre järnatomer sitter ihop med fyra syreatomer. I steg två av ståltillverkningsprocessen måste järnatomerna brytas loss från syreatomerna. Detta kallas reduktion. I dagens stålverk krävs stora mängder stenkol för att göra detta, vilket innebär att processen skapar stora mängder koldioxid.

Färskning: För att järn skall räknas som stål krävs att en viss andel kol finns kvar i järnet. Steg tre vid tillverkning av stål handlar därför om att få till stånd rätt andel kol i den färdiga stålprodukten. Denna process kallas färskning och sker genom olika former av upphettning av järnet. Om andelen kol är för liten (under 0,15%) blir järnet mjukt och böjligt – s.k. smidesjärn. Om andelen kol blir för stor (över 2 %) blir järnet hårt men sprött – s.k. gjutjärn.   

Hur kan stålet bli fossilfritt?

Vid framställning av fossilfritt stål genomförs reduktionen av järnmalmen (steg 2 ovan) inte med hjälp av kol. Istället blandas vätgas med järnmalm under hög temperatur. Järnet från denna process består av små järnkulor och kallas för järnsvamp. Dessa kulor kan sedan omvandlas till önskad stålkvalitet i en s.k. ljusbågsugn. I processen används stora mängder el. Om denna el kommer från förnyelsebara källor blir det en process med låg klimatpåverkan. LKAB kommer att använda nytillverkade, och därmed redan varma, malmpellets vid tillverkningen av järnsvamp – vilket sparar ytterligare energi.


Dela med dig
×
Du kan läsa artiklar till denna månad. Prenumerera för att få obegränsad tillgång till artiklar, poddradio, bloggar och webb-tv. Redan prenumerant? Tryck på knappen för att logga in.