Hållbar stålproduktion genom effektivt nyttjande av uttjänta textilier – steg 1

Projektet pågick mellan maj och oktober 2024.

Den gröna omställningen gör det nödvändigt att använda resurser i slutna kretsar för att minska beroendet av nya fossilbaserade material. I detta projekt syftade Kappahl AB, Höganäs AB och RISE AB att utvärdera möjligheten att minska fossila koldioxidutsläpp från stålproduktion, genom att ersätta fossilt kol med ett hållbart producerat kol tillverkat av kasserade textilier och samtidigt få till en mer effektiv användning av tillgängliga resurser – i detta fall kasserade textilier. Projektets mål var att undersöka den tekniska potentialen och hållbarhetsvinsten av att använda textilavfall vid produktion av cirkulärt/biobaserat kol för användning i stålproduktion.

Deltagare

Kappahl AB, Höganäs AB och RISE AB.

Budget

Projektets budget var drygt 500 KSEK.

Därför var detta viktigt

Många projekt som handlar om textilåtervinning har nyttogörande av textilavfall som utgångspunkt, där man försöker skapa en efterfrågan för recyklatet till nya produkter. I detta projekt var drivkraften i stället det existerande behovet hos Höganäs AB, av en hållbar kolkälla som ersättning till dagens fossila kol i deras ståltillverkning.

När textilfibrer enligt avfallstrappan har passerat ett antal cykler av återbruk som textilprodukt och fiberåtervinning till nya material, kommer slutligen fiberlängd och kvalitet inte längre duga för användning i textila produkter. För att nyttja detta avfall som en resurs var projektets hypotes att det finns potential att konvertera materialet till ett hållbart kol via pyrolys för slutanvändning inom stålproduktionen. Ur miljösynpunkt är att ersätta fossilt kol det som ger absolut störst klimatnytta.

Förväntade resultat

Önskade projektresultat var att specifikationerna på det kol, som tillverkas via långsam pyrolys av textilavfallet, skulle överensstämma med det fossila kolet eller skulle vara jämförbara med biokol från skogsbaserad biomassa. Ett positivt resultat skulle följaktligen innebära att råvarubasen för biokolsproduktionen kan ökas och möjliggöra en storskalig ersättning av fossil råvara och minskade koldioxidemissioner. Genom den experimentella verifikationen i detta projekt förväntades den tekniska mognadsgraden (TRL) öka från dagens 2 till 4, den kommersiella mognadsgraden (MRL) inte att förändras och hållbarhetsbedömningen (SRL) ökas från 1 till 3 genom den översiktliga hållbarhetsanalysen.

Konkreta resultat

Projektets hypotes bestod i att det skulle kunna gå att minska de fossila koldioxidutsläppen från ståltillverkning genom att ersätta det fossila kolet med ett hållbart producerat kol tillverkat av textilavfall och samtidigt effektivisera nyttjandet av tillgängliga resurser, i detta fall uttjänta textilier.

Målet med projektet var således att undersöka den tekniska potentialen och hållbarhetsvinsten av att använda textilavfall vid produktion av cirkulärt/biobaserat kol för användning i stålindustrin. Projektparterna anser att projektet bekräftar hypotesen att biokol från textilavfall klarar Höganäs tekniska och miljömässiga krav och lämpar sig för användning som reduktionsmedel och uppkolningsmedel inom stålindustrin.

För att nå det övergripande målet specificerades även fyra delmål som kopplade till karakterisering av textilströmmar, experimentell utvärdering av långsam pyrolys av textilavfall för generering av biokol, bestämning av biokolsutbyte samt kvalité, följt av extrudering och utvärdering av biokolets CO2 reaktivitet samt utvärdering av konceptets hållbarhet. Även alla dessa delmål uppfylldes.

Sammanfattningsvis indikerades från den kemiska karakteriseringen att alla textilmaterial innehöll komponenter och koncentrationer lämpliga för pyrolys. Pyrolysförsök, vid 500 °C och en ånguppehållstid på ca 6 s, genererade 22 vikts% biokol med en flykthalt på 12 vikts%. Biokolet extruderades och analyserades map CO2 reaktivitet och resultatet var inom Höganäs kravspecifikation.

Hållbarhetspotentialen utvärderades dels utifrån möjligheten att tillgodoräkna sig en klimatbesparing i klimatredovisning i enlighet med kravställning från The Science Based Targets Initiative (SBTi). SBTi-guiden för stål1 anger att alla biobaserade råmaterial (feedstock) benämns under termen ’fuel’. Det finns inga övriga riktlinjer för hur man ska hantera det reducerande kolet i beräkningen, vilket tolkas som att det är samma regler som gäller som för bränslen. Här behöver SBTi-guiden förtydligas när stålindustrin fasar ut fossila råvaror i framtiden. Dels utvärderades klimatnyttan av att ersätta fossilt kol med textilavfall genom en förenklad analys. Även med den bristfälliga data som funnits tillgänglig för utvärderingen kan det konstateras att klimatpåverkan ligger minst en tiopotens lägre med biokol från insamlat textilavfall, jämfört med att använda fossilt kol.

Bild från projektet.

De resultat som projektet gett är lovande. Det visar att biokol producerat av textilavfall har potential att uppfylla de tekniska och miljömässiga krav som Höganäs har för att kunna använda kolet vid stålproduktionen. Då denna hypotesprövning är den första i sitt slag har projektet har också identifierat en hel del nya frågeställningar som i sig är en värdefull utkomst. Detta redogörs för dessa under ”Nästa Steg”.

Projektets leverabler var följande:

1) Kemisk analys av tre olika textilströmmar innefattande elementarsammansättning, fast kol, flykthalt, värmevärde, askhalt, metaller och termogravimetrisk analys.

2) Experimentell utvärdering av pyrolys av textilmaterial för generering av biokol, bestämning av biokolsutbyte och kvalité samt slutsats om lämpliga processparametrar

3) Kemisk och fysikalisk analys av biokol från textilavfall innefattande elementarsammansättning, fast kol, flykthalt, värmevärde, bulkdensitet, askhalt och metaller.

4) Kompaktering av biokolet samt utvärdering av dess CO2 reaktivitet

5) Hållbarhetsbedömning avseende miljönytta samt möjlighet att kunna rapportera en väsentlig hållbarhetsnytta från användning av textilavfall som biogen och/eller cirkulär ersättare till fossilt kol som råvara till stålindustrin i enlighet med Science Based Targets Initiative’s riktlinjer.

6) Slutrapport till BioInnovation respektive Vinnova.

Extern synlighet

Projektet har kommunicerats publikt externt via BioInnovations kommunikation (webb, nyhetsbrev, Instagram) och även delats via de medverkande parternas sociala kanaler.

Nästa steg

Parterna är eniga om att resultaten är lovande nog för att gå vidare med ett följdprojekt. Då denna hypotesprövning är den första i sitt slag har projektet har också identifierat en hel del nya frågeställningar som i sig är en värdefull utkomst. Några exempel:

  • Försörjningskedjan: Vi har identifierat att nya aktörer är nödvändiga för ett test i större skala och efter det industriell uppskalning som exempelvis för insamling och sortering samt pyrolys.
  • Processteg: Vi har identifierat ett antal punkter i varje processteg som behöver fortsatt analys och optimering. Några exempel listas nedan:
    • Förbehandling: I detta processteg vill vi exv. undersöka om textilierna behöver sönderdelas/rivas innan pyrolysen för att kunna öka densiteten på biokolet.
    • Processoptimering: Vår hypotesprövning har enbart fokuserat på att få ut ett användbart biokol. För att det ska bli miljömässigt och ekonomiskt hållbart behöver alla flöden i processen hanteras, exv. nyttjande av pyrolysolja och gas.
  • Hållbarhetsrapportering: Då textilavfall idag inte är en råvara för stålindustrin täcks den inte av riktlinjerna för klimatmålsättning från The Science Based Targets initiative (SBTi). I ett senare skede behöver SBTi kontaktas för klargörande kring avfall som råvara.