"Om vi lyckas kan koldioxiden bli en resurs i stället för ett avfall"
Jan Suchorzewski, marknadschef på RISE
Cementindustrin står för en stor del av de globala koldioxidutsläppen och är en av de svåraste sektorerna att ställa om. Majoriteten av utsläppen kommer från själva produktionen och uppstår när kalksten omvandlas till klinker. Cirka 60 procent av dessa utsläpp uppstår oavsett om fabriken drivs med fossila bränslen eller fossilfri energi, eftersom koldioxid frigörs i själva kalcineringen av kalkstenen.
Att hitta nya, klimatsmarta sätt att producera cement är en av branschens stora utmaningar. Det pågår många försök med allt från alternativa bindemedel som slagg, flygaska och kalcinerad lera till koldioxidinfångning, CCS, som vid Heidelbergs anläggning i norska Brevik. Det är viktiga insatser men ingen enskild lösning räcker hela vägen. För att nå riktigt stora utsläppsminskningar krävs flera olika tekniker som kan samverka i samma system.
Från utsläppskälla till kolsänka
Nu går det internationella forsknings- och innovationsprojektet CarbonCrete+ ett steg längre. Under ledning av RISE ska forskarna demonstrera en sammanhängande värdekedja som kan omvandla cement- och betongproduktion från en stor utsläppskälla till en faktisk kolsänka. I projektet kombineras elektrifierad klinkerproduktion, koldioxidavskiljning och permanent lagring av infångad koldioxid i nya byggmaterial.
– Det unika med CarbonCrete+ är att vi samlar hela kedjan, från klinkerproduktion och koldioxidinfångning till mineralisering och färdig betong. Om vi lyckas kan koldioxiden bli en resurs i stället för ett avfall, säger Jan Suchorzewski, marknadschef på RISE och koordinator för projektet.
Koldioxid blir till nya byggmaterial
Det första steget handlar om själva klinkerproduktionen. Inom ramen för CarbonCrete+ ska det svenska greentechbolaget SaltX testa sin elektriska kalcineringsteknik för att producera klinker med el i stället för fossila bränslen. När kalkstenen hettas upp frigörs koldioxid, men i den elektrifierade processen kan den fångas in direkt som en koncentrerad koldioxidström.
– Den här tekniken gör det möjligt att fånga in mer än 95 procent av koldioxiden. I stället för att transportera koldioxiden till geologiska lager, som vid CCS, kan den användas som råvara i nya byggmaterial, förklarar Jan Suchorzewski.
I steg två får koldioxiden reagera med mineraliska material, till exempel vissa bergarter eller industriella restprodukter. Då binds den kemiskt och går från gasform till fast form i stabila mineraler. Dessa kan i sin tur användas som alternativa bindemedel, ballast eller betongprodukter. Det innebär att koldioxiden lagras permanent i byggmaterialet och att betongen därmed blir en kolsänka när lagrad koldioxid överstiger utsläppen från kalcineringen.
– Utsläppen omvandlas till värdefulla produkter. Det är det som gör projektet så intressant – vi tittar inte bara på hur koldioxid kan fångas in, utan på hur den faktiskt kan användas på nytt i nya material, säger Jan Suchorzewski.
Flera aktörer
Det nederländska bolaget Paebbl bidrar med mineraliseringstekniken i projektet. Deras process bygger på att koldioxid reagerar med mineraliska råmaterial och bildar stabila mineraler. Med stöd från University of Gustav Eiffel kommer de identifiera de globalt mest lämpliga materialen för mineralisering. Holcim Innovation Center ska i sin tur bidra med att utveckla och verifiera cement- och betonglösningar för industriell användning.
RISE roll är att hålla ihop projektet och bidra med kompetens inom cement- och betongteknik, karbonatisering av restprodukter, materialutveckling, provning, livscykelanalys och standardisering. En viktig del blir att undersöka om de nya materialen inte bara ger klimatnytta, utan också uppfyller de tekniska krav som ställs på framtidens byggande.
Komplement till CCS
Vad är då skillnaden mellan CarbonCrete+ och CCS-teknik? Den viktigaste skillnaden är vad som händer efter att koldioxiden har fångats in. Vid traditionell CCS transporteras koldioxiden till geologisk lagring. I CarbonCrete+ ska den i stället användas direkt som råvara i nya byggmaterial.
Jan Suchorzewski betonar att CarbonCrete+ inte ska ses som en lösning som ersätter all CCS. Däremot kan tekniken bli ett viktigt komplement, särskilt på platser där det är dyrt eller svårt att bygga upp infrastruktur för transport och lagring av koldioxid.
– Alla cementfabriker har inte förutsättningar att installera traditionell CCS. Det kan handla om långa transportsträckor till koldioxidhubbar eller brist på lämpliga lagringsplatser. Där kan det vara mer konkurrenskraftigt att använda koldioxiden på plats. Det är särskilt intressant på marknader där cementindustrin växer och nya fabriker byggs, som i Indien, säger han.
Paradigmskifte för branschen
Om tekniken fungerar i industriell skala kan den innebära ett paradigmskifte för betongbranschen. Men än återstår flera steg innan den kan få genomslag på bred front. Processerna ska demonstreras, skalas upp och anpassas till industriella förhållanden. De nya materialen behöver också testas, standardiseras och accepteras av marknaden innan de kan användas brett i byggprojekt.
Om utvecklingen går som planerat ser Jan Suchorzewski en möjlighet att en första anläggning skulle kunna etableras omkring 2030. På längre sikt är målet betydligt större än så. Inom projektet analyseras hur tekniken kan fungera på olika marknader, bland annat i Europa och Indien. Indiska NCCBM och CSIR-CBRI, två ledande forskningsinstitut inom cement, byggmaterial och hållbart byggande, är partner i projektet och ansvarar för tekno-ekonomiska analyser.
– Det här är ingen silver bullet som löser allt. Men eftersom betong kommer att behövas även i framtiden måste den produceras på ett helt annat sätt än i dag. CarbonCrete+ handlar inte bara om att fånga in koldioxid, utan om att göra den till en resurs. Om vi lyckas kan cement- och betongindustrin gå från att vara en betydande utsläppskälla till att bli en aktiv del av klimatlösningen, säger Jan Suchorzewski.
