Nord-Lock Group Inblick Vägen till grönt stål

Vägen till grönt stål

Stålproduktion är en av de industrier som förorenar mest i världen. Mot bakgrund av tilltagande klimatkris och större miljöutmaningar krävdes en förändring med fokus på hållbarhet. Förändringen kommer att bestå av innovationer och cirkulärt tänkande. Men det är en lång och mödosam väg som kräver nytänkande genom hela produktlivscykeln – från design till återvinning.

Klimatförändringar och miljökatastrofer är en av de största utmaningar som mänskligheten någonsin stått inför och här spelar stålindustrin en viktig roll. FN:s klimatpanel IPCC slog i en rapport från 2014 fast att stålproduktionen stod för fem procent av alla växthusgaser. För att sätta detta i perspektiv står flygindustrin för två procent av de globala utsläppen.

Givetvis måste stålproducenter och de otaliga industrier som använder stål i sin produktion förhålla sig till hållbarhet i allmänhet och klimatförändringar i synnerhet. Lyckligtvis finns det sätt att göra det.

Innovationer inom stålproduktion

Det finns några skäl till optimism i branschen. För det första framställs stål på ett betydligt effektivare sätt idag än någonsin tidigare. Den energi som går åt till att tillverka stål har sjunkit drastiskt under de senaste 50 åren och det finns fortfarande ett visst utrymme för förbättringar. Den mängd stål som produceras av skrot ökar och över en tredjedel av världens stålproduktion kommer idag från återvunna material.

Enligt Max Åhman, lektor vid institutionen för Miljö- och energisystemstudier vid Lunds universitet, är utvecklingen positiv men inte tillräcklig för att klara de miljöutmaningar vi står inför. Han menar att banbrytande teknik måste till för att stål ska bli en verkligt hållbar resurs.

– Vi kan, och kommer att, öka mängden återvunnet stål, säger Max Åman.

Om stålet smälts i en ljusbågsugn med hjälp av förnybar elektricitet blir utsläppen nära noll. Men även om detta är en framkomlig väg kan vi inte förlita oss helt på återvunnet stål. För det första därför att efterfrågan på stål ökar globalt, vilket innebär att vi fortsatt behöver mer nyproducerat stål. För det andra finns det kvalitetsproblem. Det är inte alltid möjligt att tillverka specialstål och andra stålkvaliteter med endast återvunnet stål.

– Det går an att prata om energieffektivitet och klimatpåverkan, säger Åhman. Men vi måste också ta de långsiktiga utmaningarna på allvar och fokusera på saker som är svåra att uppnå. Vi måste ställa oss frågan om vi behöver byta ut alla ljusbågsugnar, och i så fall mot vad?

Nära nollutsläpp

Åhman tror att de tekniska innovationer inom stålindustrin som har störst chans att bli framgångsrika handlar om att ersätta koleldade masugnar med metoder som bygger på förnybara bränslen.

Pilotstudier på området bedrivs i samarbeten mellan olika statliga och privata aktörer i såväl Sverige (HYBRIT) som i Tyskland (SALCOS). I bägge projekten har man tagit fram metoder som använder elektricitet från förnybar energi till att producera väte som ersättning för kokskol i reduktionsfasen av ståltillverkningen.

Biprodukten i den här metoden är vatten i stället för koldioxid, vilket teoretiskt sett innebär att det går att producera stål med nästan inga utsläpp alls.

– Det finns inga tekniska frågetecken här, slår Åhman fast. Vi har åstadkommit direkt vätereduktion i en elektrolytisk process. Nu återstår det att se om det kan göras i större skala på ett kostnadseffektivt och integrerat sätt.

Processen hämmas av att långsiktiga beslut måste fattas inom kort. Med tanke på de långa investeringscyklerna i branschen måste investerare snart besluta sig för var de vill vara 2050.

– Om masugnar ska bytas ut mot vätgasbaserad direktreduktion måste man ha bestämt sig för det senast 2025. Det är den tidsram vi har att spela på, avrundar Åhman.

Livscykelanalys

Stål finns överallt i vårt moderna samhälle och därför går det inte bara att fokusera på själva produktionen, eftersom det inte ger en fullständig bild av stålets roll för en hållbar framtid. Karin Östman är rådgivare i miljöfrågor på svenska stålindustrins branschorganisation, Jernkontoret. Hon förespråkar livscykelanalyser (LCA) som ett redskap för ökad förståelse av sambandet
mellan stål och hållbarhet.

Med hjälp av livscykelanalyser går det att göra mer exakta beräkningar av en produkts miljöpåverkan, från vaggan till graven. Genom att analysera produkters hela livscykel får man en bild av deras miljöprestanda och kan därigenom välja en bättre och mer hållbar väg. Tack vare tekniska framsteg kan stålet till och med få en positiv roll när det kommer till hållbarhet.

– Ett exempel skulle vara utvecklingen av höghållfast stål, förklarar Östman. När höghållfast stål används i bilar minskas bilarnas vikt vilket gör dem mer bränslesnåla. På så sätt bidrar stålet till att minska energianvändningen genom hela kedjan.

– Det är också lätt att glömma att hållbarhet inte bara handlar om minskade utsläpp, säger Karin Östman.

Hållbarhet handlar om att värna en beboelig planet, eller som FN förklarar i sina globala hållbarhetsmål, ”att skydda planeten och förbättra livet och utsikterna för alla, överallt”. Detta är, enligt Östman, en uppfattning som delas av många inom stålindustrin.

– Jernkontorets vision är att stålindustrin i Sverige inte ska producera något som inte skapar värde för samhället per 2050, säger hon. Här handlar det inte bara om nollutsläpp och avfallsminimering utan även om att bidra till ett bättre samhälle. Att kunna erbjuda goda karriärmöjligheter och säkrare och rättvisare arbetsplatser är en viktig del av vår vision.

En hållbar stålanvändning

Även om det kommer att dröja flera år tills det ”gröna” stål som Max Åhman beskriver blir kommersiellt tillgängligt, finns det andra hållbara alternativ för tillverkare och ingenjörer. Tack vare Jernkontorets livscykelbaserade synsätt på hållbarhet går det att identifiera förbättringsmöjligheter.

Att göra livscykelanalyser till en central del av designprocessen är helt avgörande. Många länder, mellanstatliga och ickestatliga organisationer för bok över livscykelanalyser för att beräkna effekten av sina produkter och insatsvaror. Uppgifterna i databaserna är heltäckande och innefattar miljöpåverkan från råvaror, tillverkning, transport, slutanvändning till produktlivscykelns slut.

Tack vare dessa data går det att göra omfattande livscykelanalyser för många olika typer av produkter, men det finns några aspekter som är relevanta för nästan alla tillämpningar i vilka stål ingår.

Minimering, återanvändning, återvinning

De första faktorerna man tittar på är materialeffektivitet och så kallad överdesign. I livscykelanalyser börjar man med att titta på utvinning av resurser och på överdesign. Med överdesign menas att produkter är robustare, större och komplexare än slutanvändarna faktiskt behöver, vilket är synonymt med ineffektiv materialanvändning.

Genom att använda stål från återvunna källor går det att minska råvaruåtgången. Emellertid kan höghållfast stål vara ett bättre sätt att optimera designen och minska produkters påverkan under hela deras livstid. –Man bör alltid ha en produkts slutfas klar för sig redan på designstadiet och därigenom lägga grunden för en cirkulär process.

Även om stål går att återvinna i all oändlighet så begränsar kontamineringen av andra metaller – i synnerhet koppar – användbarheten för återvunnet stål. Återvinningsbarheten varierar enormt beroende på typ
av produkt. Genom att se till att produkter enkelt kan plockas isär, och undvika sammansvetsning med andra metaller, har man en strategi som kan tillämpas i alla sektorer.