Projektet pågick mellan augusti 2023 och augusti 2026.
Primäraluminium tillverkas med hjälp av kolbaserade anoder, vilket ger upphov till betydande koldioxidutsläpp. För att minska aluminiumindustrins klimatpåverkan behöver fossilbaserade råvaror ersättas med hållbara alternativ.
I detta projekt samarbetade KTH, Norsk Hydro och Envigas AB för att utveckla processer som omvandlar bioolja och biokol till högkvalitativa råvaror, för produktion av anoder inom aluminiumindustrin. Målet var att skapa hållbara lösningar som kunde användas i industriell skala och bidra till minskade utsläpp.
Projektet omfattade utveckling och utvärdering av nya processer, materialkarakterisering samt arbete med uppskalning för framtida industriell användning.
Deltagare
KTH (Kungliga Tekniska Högskolan), Envigas AB och Norsk Hydro ASA.
Budget
Projektets budget var 8,2 MSEK.
Därför var detta viktigt
Fossilbaserade kolananoder används i stor utsträckning då primäraluminium produceras. Bara den svenska produktionen av primäraluminium genererar ungefär 153 600 ton koldioxid, endast från förbrukningen av den ingående kol-anoden. Därav behövdes en lösning på detta problem.
Förväntade resultat
Projektet förväntades leda till en ny process för att minska aluminiumproducentens koldioxidutsläpp genom användning av lokal biomassa.
Projektet ville också ta sig an biomassavärdekedjan genom att utforska nya tillämpningar och på så sätt skapa nya marknader. Samtidigt skapades nya immateriella rättigheter, viket potentiellt kan leda till framväxten av nya aktörer inom industrin.
Projektets bidrag till en biobaserad samhällsekonomi
Ur ett slutanvändarperspektiv adresserade projektet aluminiumindustrins beroende av fossilbaserad kalcinerad petroleumkoks (CPC) och stenkolstjära (CTP), vilka bidrar till utsläpp av växthusgaser och innebär risker för arbetsmiljön. Projektet visade att uppgraderat biokol och bioolja delvis kan ersätta dessa material i kolanoder och därmed möjliggöra aluminiumproduktion med lägre användning av fossilt kol och minskad klimatpåverkan.
Projektet bidrog också till den biobaserade ekonomin genom att omvandla hållbar biomassa och restströmmar till högvärdiga industriella kolmaterial. Dessutom identifierade och definierade projektet viktiga krav på materialkvalitet, mineralinnehåll, toxicitet och framtida uppskalning. Projektet bidrog särskilt till FN:s globala mål för hållbar utveckling: mål 9 (Hållbar industri, innovationer och infrastruktur), mål 12 (Hållbar konsumtion och produktion) samt mål 13 (Bekämpa klimatförändringarna).
Konkreta resultat och leverabler
Projektet utvecklade en ny flerstegsmetod för värmebehandling som omvandlade vattenbaserad bioolja till ett fast biobindemedel med kontrollerbar viskositet. Biokolet uppgraderades genom syratvättning och värmebehandling vid temperaturer upp till 1 600 °C, vilket minskade mängden föroreningar och förbättrade kolstrukturen så att den mer liknade kalcinerad petroleumkoks (CPC). Grönanoder i laboratorieskala bekräftade att både biobindemedlet och biokolet har potential att ersätta fossila råvaror i kolanoder.
Projektet resulterade i:
• demonstratorer av grönanoder i laboratorieskala,
• materialkarakterisering, toxicitetsbedömning, livscykelanalys (LCA) och teknoekonomisk analys (TEA),
• ett koncept för uppskalning av processen inklusive energi- och massbalanser,
• ett examensarbete på masternivå, två vetenskapliga tidskriftsartiklar och ett konferensbidrag,
• presentationer vid ICAE 2024 och TMS 2025 samt spridning av resultaten genom KTH-kursen FMH3000.
Resultatens effekter och potential
Projektet etablerade en potentiell ny värdekedja som kopplar samman biomassaomvandling, materialuppgradering och aluminiumproduktion. Envigas levererade bioolja och biokol, KTH utvecklade uppgraderingsprocesserna och de biobaserade anodmaterialen, medan Hydro definierade industriella krav, karakteriserade materialen och bidrog med återkoppling för vidare processutveckling.
Resultaten skapade möjligheter för biobindemedel och uppgraderat biokol som nya material för att ersätta fossilbaserad stenkolstjära (CTP) och kalcinerad petroleumkoks (CPC) i aluminiumanoder. Detta skulle kunna minska beroendet av fossila råvaror och skapa nya marknader för biobaserade kolmaterial. Inga nya företag, arbetstillfällen eller kommersiella affärer skapades under projektets gång. De materialmängder som producerades i pilotskala och det etablerade industriella samarbetet utgjorde däremot en grund för fortsatt validering, uppskalning, nya affärsmöjligheter och framtida kommersialisering.
Samhälleliga förutsättningar
Innovationens utveckling stöddes av EU:s och nationella klimatpolitiska mål, industrins ambitioner om minskade koldioxidutsläpp samt en växande efterfrågan på aluminium med lågt klimatavtryck. Prissättning av koldioxidutsläpp och kundkrav på minskade produktutsläpp kan stärka marknaden för biobaserade anodmaterial och minska beroendet av importerade fossila kolråvaror.
Samtidigt kvarstår flera utmaningar. Bioolja och biokol varierar beroende på råvara och produktionsförhållanden, medan aluminiumanoder kräver jämn kvalitet och noggrann kontroll av mineraliska föroreningar. Begränsad tillgång till certifierad hållbar biomassa, konkurrens med andra användningsområden för biomassa, osäkra produktionskostnader samt behovet av industriell kvalificering kan fördröja marknadsintroduktionen. Tydliga hållbarhetskriterier, standardiserade testmetoder, långsiktiga leveransavtal samt fortsatt stöd till demonstration och uppskalning är därför viktiga förutsättningar för fortsatt utveckling.
Extern synlighet
Presentation vid den 16:e International Conference on Applied Energy (ICAE), som hölls i Niigata, Japan, den 1–5 september 2024.
Presentation vid The Minerals, Metals & Materials Societys (TMS) 154th Annual Meeting & Exhibition, som genomfördes i Las Vegas, USA, den 23–27 mars 2025.
Kommunikation och spridning via LinkedIn.
Nästa steg
Nästa steg är att fortsätta optimera kvaliteten hos biobindemedlet och biokolet, särskilt avseende materialens jämnhet, mineralinnehåll och prestanda i kolanoder. Produktion i större skala och validering under industriellt relevanta förhållanden behövs för att fastställa lämpliga ersättningsnivåer för stenkolstjära och kalcinerad petroleumkoks.
Ett uppföljande demonstrationsprojekt bör omfatta långsiktiga tester av anoder, uppskalning av processen samt ekonomiska och miljömässiga utvärderingar. Det bör också inkludera utveckling av en robust och hållbar försörjningskedja för biomassa. Ett fortsatt samarbete mellan biomassaleverantörer, forskningsorganisationer och aluminiumproducenter är viktigt för industriell kvalificering, framtida investeringar och marknadsintroduktion.