Till 2045 ska det statliga gruvbolaget LKAB bli koldioxidfritt och tillverka järnsvamp med vätgas i stället för järnmalmspellets. Att skala upp elektrolysen och produktionen av grön el är ett par av utmaningarna.
Strax före jul presenterade LKAB ”den största omställningen i företagets 130-åriga historia”. Till 2045 ska den statliga gruvjätten gå från att vara Sveriges fjärde största utsläppare av koldioxid till att bli helt fossilfri.
– Det handlar i grund och botten om vår framtida konkurrenskraft. Det vi ser att marknaden vill ha framöver är järnsvamp och framför allt koldioxidfri järnsvamp, förklarade LKAB:s vd Jan Moström, när han presenterade planerna på ett seminarium på Ingenjörsvetenskapakademien nyligen.
Strategin innebär att LKAB tar ett kliv upp i värdekedjan från gruva till färdigt stål. I stället för att tillverka järnmalmspellets ska företaget leverera koldioxidfri järnsvamp som kunderna sedan smälter till stål i ljusbågsugnar.
När förvandlingen är helt genomförd kommer det att bidra till minskade koldioxidutsläpp på totalt 35 miljoner ton, vilket motsvarar 69 procent av de svenska utsläppen 2019. Till största delen kommer denna minskning dock att ske utomlands eftersom närmare 80 procent av LKAB:s produkter går på export.
Järnsvamp är metalliskt, poröst järn som bildas när syret tas bort från malmen utan att järnet smälter. Processen kallas direktreduktion och sker i dag i anläggningar till exempel i Mellanöstern med naturgas som reduktionsmedel.
LKAB ska i stället använda grön vätgas. Teknik för detta utvecklas i projektet Hybrit, som drivs av LKAB tillsammans med ståltillverkaren SSAB och energibolaget Vattenfall. Fördelen med vätgas är att det inte bildas någon koldioxid vid processen, förutsatt att den är ”grön”, det vill säga tillverkad genom elektrolys med förnybar el.
Att tillverka järnsvamp är i grunden en känd teknik men det har aldrig tidigare gjorts i så stor skala och med ren vätgas som reduktionsmedel.
– En av utmaningarna blir att få ett fungerande system med allt från tillgång till elektricitet till framställning av järnsvampen, säger Bo Björkman, professor i processmetallurgi vid Luleå tekniska universitet.
En av frågorna som LKAB arbetar med är om och hur dagens pellets behöver anpassas till vätgasprocessen.
– Exakt hur produkten måste anpassas till reducering med vätgas är något som kommer att bli tydligare under de kommande åren av forskning och utveckling, säger Per Lundström, projektchef på LKAB.
Övergången kommer att ske gradvis. Den första anläggningen för tillverkning av järnsvamp ska öppnas i Malmberget år 2029 enligt företagets plan. Fram till år 2045 kommer ytterligare fem anläggningar att öppnas i Malmberget och i Kiruna.
Pelletsverken kommer att finnas kvar under övergångsperioden, men kan i framtiden komma att försvinna genom att järnsvampen tillverkas direkt från finmalt järnmalmspulver.
I takt med att järnsvampsproduktionen kommer igång kommer också behovet av vätgas att öka. Det kräver i sin tur massor av förnybar el. Totalt räknar LKAB med att det kommer att krävas 55 extra terawatttimmar. Det motsvarar 40 procent av den svenska elkonsumtionen år 2019.
Att få fram själva elen är inte det stora problemet. Initiativet Fossilfritt Sverige skriver i sin vätgasstrategi, som presenterades i slutet av januari, att Sverige under ett normalår har ett elöverskott på 25 TWh. Lika mycket kan fås fram genom en snabb utbyggnad av vindkraften.
Problemet är flaskhalsar i elnätet som gör att elen inte är på rätt plats i rätt tid. Fossilfritt Sverige föreslår därför en elnätsplan som matchar industrins elektrifiering och snabbare tillståndsprocesser för att bygga nya elnät och vindkraftsparker. Även LKAB:s vd Jan Moström pekar ut tillståndsprocesserna som kanske den främsta utmaningen.
– Parallellt med att vi utvecklar nya processer ska vi söka tillstånd för dem.
Än så länge produceras järnsvamp i begränsad skala i Hybrits pilotanläggning i Luleå. Vätgasen tillverkas i alkaliska elektrolysörer från norska Nel hydrogen. De har en kapacitet på 4,5 MW.
– När det gäller elektrolysprocessen, så finns det utrymme för utveckling framförallt avseende systemverkningsgraden från elektricitet till vätgas, säger Per Lundström.
Under våren kommer även ett 100 kubikmeter stort vätgaslager att byggas en bit från pilotanläggningen. Där kommer vätgas att lagras i en cylindrisk, metallklädd tank som sprängts in i berget på cirka 30 meters djup.
LKAB:s omställning är ett jätteprojekt som kommer att kräva investeringar på upp till 400 miljarder kronor under de närmaste 20 åren. Förutom utveckling av koldioxidfri järnsvamp kommer företaget att ta fram en ny teknik för automatiserad gruvproduktion på stora djup samt utveckla processer för utvinning av fosfor och sällsynta jordartsmetaller ur gruvavfallet.
Text: Marie Alpman, frilansjournalist.