Trekull gir CO2-kutt for solceller

Bioenergi bedrer solcellenes miljøregnskap. Nå utvikles trekull som kan brukes til å produsere silisium til solceller. Gevinsten er langt lavere CO2-utslipp.

"Bodil Monsen fra SINTEF Materialer og kjemi var prosjektleder for bioenergiprosjektet. (Foto: SINTEF)"
"Bodil Monsen fra SINTEF Materialer og kjemi var prosjektleder for bioenergiprosjektet. (Foto: SINTEF)"

– Resultatene vi har oppnådd er kjempebra. Vi har klart å rense råmaterialene treflis og trekull godt nok til at vi langt på vei oppfyller kravene for solcellesilisium. 

– Det var det ingen som trodde på da vi begynte, sier en begeistret Bodil Monsen. Hun er seniorforsker ved SINTEF Materialer og kjemi og har vært leder for prosjektet ”Biokarbon for ferrolegeringsproduksjon”.

Utslippene skal ned

Det overordnede målet med prosjektet, som Ferrolegeringsindustriens forskningsforening (FFF) står bak, var å få ned CO2-utslippene fra ferrolegeringsindustrien i Norge.

Nå slippes det ut 2,7 millioner tonn CO2 årlig fra produksjonen av en million tonn ferrolegeringer. Det er bransjen slett ikke fornøyd med, og ønsker å kutte ned til 2,4 millioner tonn innen 2010.

En metode er å øke andelen biologisk fornybare reduksjonsmaterialer som trekull og treflis. Karbon er en innsatsfaktor i prosessen med å produsere silisium.

Det blir brukt til kjemisk reduksjonsarbeid for å bryte bindinger slik at metall kan produseres. Bindingen mellom silisium og oksygen i kvarts må for eksempel brytes for å skille ut silisiummetall. I dag blir kull og koks benyttet til dette.

Må være rent

"I dette forsøksanlegget på SINTEF ble treflis renset for fosfor og bor. (Foto: Bodil Monsen/SINTEF)"
"I dette forsøksanlegget på SINTEF ble treflis renset for fosfor og bor. (Foto: Bodil Monsen/SINTEF)"

Hvis det skal produseres høyrent silisium, slik som til solceller, må karbonet være svært rent.

Særlig viktig er det å ha et lavt innhold av fosfor og bor. Utfordringene med å gå over til trekull er å utvikle et høyrent biokarbon, og få ned kostnadene forbundet med økt bruk av biokarbon.

I et spesialdesignet høytrykksanlegg hos SINTEF ble det i 2006 og 2007 kjørt flere pilotforsøk for å rense treflis for fosfor og bor, med godt resultat.

– Ved selektiv utvelgelse av råmateriale kan vi nå produsere trekull som inneholder rundt 1 milliondel fosfor og 1 milliondel bor. Dette vil nok tilfredsstille kravene for produksjon av solcellesilisium, forteller Bodil Monsen.

I prosjektet ble også kostnaden for trekull av denne typen beregnet. Den viser seg å ligge langt over kostnaden for importert, urenset trekull.

Produserte med kreosotvirke

Biokarbonprosjektet hadde flere oppgaver enn å utvikle et høyrent biokarbon.

En annen oppgave var å undersøke muligheten for å bruke kreosot- eller trykkimpregnert avfallsvirke i stedet for treflis i produksjonen av ferrosilisium.

Fordi det er klassifisert som spesialavfall, er det problematisk og kostbart å avhende slike materialer.

I november 2007 ble et fullskala forsøk gjennomført med tilsats av 35 år gamle kreosotimpregnerte telefonstolper hos smelteverket Finnfjord på Finnsnes i Troms.

Utslipp til luft før og under kreosotkampanjen ble målt av MOLAB, med særlig vekt på utslipp av tungmetaller og PAH (polyaromatiske hydrokarboner).

Prosjektet var vellykket. Det ble ikke funnet forhold som tilsier at bruk av kreosotimpregnert materiale ikke er akseptabelt.

Karbonutbytte

I biokarbonprosjektet ble det også jobbet med å optimalisere karbonutbyttet ved trekullproduksjon. Målet var å øke dette fra cirka 50 prosent til 90 prosent.

– Vi oppnådde et karbonutbytte på 70 prosent. Men siden solcellesilisium og bruk av avfallvirke var de mest lovende delene av prosjektet, brukte vi mesteparten av kreftene på dette.

– Hvis vi skulle gått videre for å oppnå et høyere karbonutbytte, måtte vi ha modifisert reaktoren flere ganger, sier Monsen.

Powered by Labrador CMS