Denne artikkelen er produsert og finansiert av Sintef - les mer.
En norskutviklet prosess har gjort det mulig å gjenvinne både aluminium og silisium uten omsmelting. I dag blir silisiumstøv dumpet i sjøen.(Illustrasjonsfoto: cmophoto.net / Unsplash)
Ny metode resirkulerer metall uten omsmelting
Metoden halverer kostnadene og reduserer energiforbruket med 90 prosent.
Aluminium er «over alt» – både som skrot og som nyttig materiale. Metallet kan bli brukt på nytt og på nytt. Hvorfor smelte når man kan presse?
– Denne nye prosessen er både renere, billigere og grønnere enn tradisjonelle metoder, som resirkulering ved omsmelting, sier seniorforsker Eivind Johannes Øvrelid i Sintef.
Et alternativ til omsmelting
Kjernen i teknologien er en enhet for såkalt skruekstrudering av metallmaterialer, som et alternativ til omsmelting. Å ekstrudere betyr å støte ut. Kort fortalt knas stoffene sammen ved hjelp av litt varme og skrues ut gjennom en dyse i lange stenger. Metoden heter skruekstrudering.
Forsøksprosjektet er et felles forskningsprosjekt mellom Hydro og et oppstartsselskap innen sirkulærøkonomi, Nuvosil. Hydro og NTNU har utviklet og patentert metoden. Sintef bidrar med å optimalisere og industrialisere prosessen.
Teknologien har to anvendelsesområder:
Det ene er med aluminiumspon alene, som fra Hydro.
Det andre er med aluminium og silisiumspon i kombinasjon. Det er dette Nuvosil jobber med.
– Prosessen med skruekskrudering er både renere, billigere og grønnere enn tradisjonelle metoder, som resirkulering ved omsmelting, sier seniorforsker Eivind Johannes Øvrelid i Sintef.(Foto: Sintef)
Reduserte energiforbruket med 90 prosent
Wafere består av silisium. Dette er de syltynne skivene som danner utgangspunktet for solceller. Under produksjon av disse går opptil 40 prosent av råmaterialet tapt under saging av skivene. Det blir til støv som ofte har blitt dumpet i sjøen. Dette er et råstoff som er dyrt å produsere.
En metode som sirkulerer det tilbake til verdikjeden, er lønnsomt. Det samme vil det være for Hydro som altså har den samme utfordringen med aluminiumspon.
– Prosjektet er viktig for å sette sirkulærøkonomien i system. Sammenlignet med konvensjonell resirkulering ved omsmelting kan denne nye teknologien redusere kostandene ved behandling med opptil 50 prosent og energiforbruket med 90 prosent, sier prosjektleder Bjørn Olav Brelin, som er CEO i Nuvosil.
Prosesseringskostnadene er alle kostnader som påløper for å resirkulere metallet. Det vil si for klargjøring av materialet for skruen, behandling i skruen og frem til ferdig legering. Den største kostnadsfordelen kommer fra det lave energiforbruket i skruen.
Det statlige organet for energieffektivisering og grønn omstilling, Enova, har fulgt utviklingen av teknologien i lang tid. De støtter prosjektet med 9,4 millioner kroner.
Dette er prinsippet i metoden som kalles skruekstrudering. Her benyttes kraft, ikke varme, ubehandlet metallspon mates inn og fast metall kommer ut.(Illustasjon: Xiang Ma / Sintef)
Avfall blir nytt materiale
Ekspertene har jobbet med perfeksjonen av flyten gjennom verktøyet fra spon til ferdig produkt. Materialene blir ikke presset, men skrudd igjennom. De enkelte partiklene binder seg til hverandre i løpet av prosessen.
Det er fremdeles nødvendig med energi for å drive skruen, men langt mindre. Det magiske skjer i selve ekstruderingsprosessen. Behovet for energi er redusert til kun ti prosent av energien som går med til tradisjonell omsmelting.
– Det har tatt lang tid å utvikle dette teknologiprosjektet. I fjor sommer var vi klare til å ta skrittet fra testmaskinen i laboratoriet hos NTNU, til å bygge en maskin i industriell målestokk, sier Brelin.
Med politisk drahjelp i form av økte CO2 avgifter for mer forurensende teknologier og prosesser, mener vi at dette skal bli en god forrentning når vi mot slutten av 2022, begynnelsen av 2023 kommer i gang er kommersiell produksjon, sier Bjørn Olav Brelin.(Foto: Privat)
Kan produsere 300 kilo i timen
Annonse
– Her har vi blant annet bidratt med modellering av skruen for oppskalering, analyser og pilotforsøk, sier Eivind J. Øvrelid i Sintef.
Prosjektet skulle vare 14 måneder, så det var om å gjøre å treffe riktig.
– Vi har høstet av kunnskapen som allerede finnes i organisasjonen og satt sammen et team. I tillegg har vi utført simuleringer for å finne ut om maskinen vil tåle oppskalering av produksjonene, sier han.
Målet for dette piloten er å kunne produsere 300 kilo i timen. Da skal materialflyten være gunstig hele tiden.
Dette er verdikjeden for Nuvosil-prosessen. Den gir høy effektivitet med lavt energiforbruk. Teknologien ble opprinnelig utviklet for bruk på forskjellige resirkulerbare aluminiumsmaterialer.(Illustrasjon: Nuvosil)
Ny teknologi nødvendig for å nå utslippsmål
Prosjektet gir muligheter til å ta materialer og avfall som allerede er produsert tilbake til kretsløpet. Både i EU og i resten av verden er sirkulærøkonomi i ferd med å bli betydelig.
For å nå utslippsmålene i årene som kommer, er det mye som må skje innen utvikling i industrien. Samfunnet må også redusere bruken av ressurser.
– Og da må vi få ny teknologi, som vi blant annet utvikler i dette prosjektet. Ny teknologi innebærer nødvendigvis risiko, og ikke alle vil lykkes. Med det teamet og de ressursene vi har i prosjektet er vi svært optimistiske, sier Brelin.
Nuvosil solution
I 2018 engasjerte Nuvosil, Hydro, Sintef og NTNU seg i et FoU-prosjekt for å teste prosessen ved hjelp av en kombinasjon av aluminium og silisium og laboratorie-ekstruder. I begynnelsen av 2020 startet pilot-prosjektet, som tar sikte på å designe, bygge, teste og kvalifisere en ekstruderenhet i industriell skala og tilhørende prosesser.
