Ilmenit gör CO2-fångst enklare. Hittills har mineralet använts till bättre förbränning i kraftvärmeverk men i Stockholm Exergis CCS-projekt kan ilmeniten bli ett klimatverktyg för både avfalls- och bio-CCS. Den norska gruvan Titania ser en ny marknad.

I Stockholm Exergis planerade avfallseldade kraftvärmeverk Lövstaverket kan mineralsanden ilmenit innebära bättre CCS. Bolaget utvecklar redan spetstekniker för koldioxidavskiljning, nu senast i Värtaverkets pionjärprojekt för bio-CCS, och ilmenit förbättrar förbränningen av både avfall och biomassa.

Bild: Erik Dahlén med infångad koldioxid. Foto: Johan Larsson.

– Vi använder idag inte själv ilmenit i våra anläggningar men Eon har under längre tid använt mineralet i Händelöverket och vi ser att det ökar koncentrationen av koldioxid. Ilmenit underlättar rökgasreningen så CO2-fångst blir enklare, säger Erik Dahlén, ansvarig för forskning och utveckling inom produktion och distribution på Stockholm Exergi.

Inga beslut har tagits, påpekar Dahlén, men tanken är att effektivisera koldioxidavskiljningen från både avfallsförbränningen och biobränslet. I så fall kommer ilmeniten att ingå i den infrastruktur för CCS som Stockholm Exergi utvecklar tillsammans med flera norska aktörer.

Tar bort rökgas
För gruvbolaget Titania öppnas nya vyer. Ilmeniten bryts i sydvästra Norge söder om Stavanger och ingår redan i det svenska utvecklingsbolaget Improbeds metod för optimalisering av kraftvärme. Tekniken har utvecklats av Chalmers och Eon och syftar till att öka förbränningspannans verkningsgrad och sänka driftskostnaderna i kraftvärmeverk.

Ilmenit

Hemligheten ligger i att mineralet på kemisk nivå flyttar syre i pannans brännkammare, från platser med överskott till punkter med syrebrist. Det ger en rad fördelar, bland annat mindre mängd rökgaser.

Rökgaserna innehåller dock lika mycket CO2 som då blir lättare att fånga. Från början såg man det endast som en bieffekt men genom Stockholm Exergis intresse kan ilmeniten ges nya tillämpningar som CCS-verktyg och klimatlösning.

Verifierad teknik
Ilmenit är beroende av förbränning i kraftvärmeverk med pannor av typen fluidiserad bädd. Där blandas sand, bränsle och luft till en närmast ”flytande” brinnande massa med temperaturer över 800 grader.

I Stockholm satsar både Värtaverket och Lövstaverket (från 2024) på pannor med cirkulerande fluidiserad bädd (CFB), samma panntyp som finns i Händelöverket i Norrköping. Hittills har Improbed testat ilmenit i åtta kraftvärmeverk tillhörande olika energibolag, också i bioeldad panna.

Enligt Lars Bierlein, vd i Improbed, är resultaten uppseendeväckande positiva över hela linjen med en rad förbättringar för både driften, askhantering och emissionsutsläpp. Om allt går som de olika aktörerna hoppas kan trådarna samlas hos Stockholm Exergi.

Egen CCS-forskning
Stockholm Exergi är väl lämpad att ta ilmeniten vidare in i CCS-teknologin. Själva avskiljningstekniken HPC är välkänd då processindustrin länge har fångat CO2 ur gaser, men med den som utgångspunkt har Stockholm Exergi kompletterat med egen internationell forskning om bio-CCS (BECCS) lett av Fabian Levihn, forsknings- och utvecklingsdirektör på Stockholm Exergi.

StockholmExergis testanläggning för CCS i Värtaverket.

Målet för den nu avslutade bio-CCS-testet har främst varit att öka kostnadseffektiviteten genom minskade energiförluster på högst 2–3 procent. Med ilmenit som brännkammarsand kan den siffran pressas ännu längre ned, tror Erik Dahlén.

Till sammanhangen hör att Stockholm Exergi ägs 50/50 av Stockholm stad och Fortum. Fortum är också delägare i Oslos fjärrvärmeleverantör Fortum Oslo Varme som ägs till hälften av Oslos kommun.

Många norrmän
Fortum Oslo Värme driver kraftvärmeverket Klemetsrud som är världens första avfallsförbränning med CCS-teknologi. De två huvudstädernas fjärrvärmebolag har därmed lagt sig främst i utvecklingen kring kraftvärme-CCS.

I både Stockholm och Oslo har man intentionsavtal med Equinor om att skeppa sin koldioxid till lagring i Nordsjön. Klemetsrud använder en rosterpanna som inte har nytta av ilmenit, men då förbränning av bioenergi och förbränning av avfall ger olika sammansättningar av rökgaser och därför i detaljerna kräver olik hantering, så kompletterar de två systerprojekten varandra.

Dag Larsen framför Ilmenit-gruva.

Den svenska CCS-delen öppnar nu dörren för Titania som är en van aktör på världsmarknaden. Ilmenit används bland annat till titandioxid och pigment. Kraftvärme och fjärrvärme är däremot ”en ny och intressant arena”, erkänner gruvbolagets vd Dag Larsen.

Hög CO2-halt
Själv har Norge endast 3–4 anläggningar med fluidiserade pannor. Sverige finns över femtio förbränningsanläggningar med cirkulerande eller bubblande bäddar (BFB). Många är kommunalt ägda och över hela Europa finns och planeras hundratals kraftvärmeverk med CFB/BFB-pannor.

Kostnader och nyttor kan dock vara olika beroende på bränslet. Enligt Erik Dahlén kan ilmenit ge bättre kostnadseffekt i avfallspannor, men det beror samtidigt på vilken nytta man är ute efter – produktionseffekt eller CO2.

– Vi har gjort en teoretisk fallstudie med ilmenit i en bioenergianläggning, och generellt är biobränsle mer homogent. Det innebär att syreöverskottet blir lägre och att CO2-koncentrationen då blir högre, säger Erik Dahlén.

Inte utan styrmedel
Mycket av ilmenitens framtid som CCS-verktyg hänger idag på hur Sverige agerar. Generellt har CCS seglat upp som en allt viktigare klimatpolitisk lösning, inte minst framdrivet av regeringen mål med nettonollutsläpp av koldioxid senast 2045. Nu ska den klimatpolitiska vägvalsutredningen lägga grunden för kommande CCS-strategi och enligt bioenergiföreningen Svebio kan man bli världsledande på just bio-CCS.

Själv hoppas Stockholm Exergi på minusutsläpp av koldioxid redan 2025, helst med ilmenitbaserad CCS från både avfall och biobränsle. Brasklappen är att CCS-satsningen vill vara beroende av samhällets stöd, något också Svenska Miljöinstitutet IVL har utrett på regeringens uppdrag.

– Vi är helt beroende av styrmedel. Vägvalsutredningens förslag är att staten finansierar 1,8 miljoner ton CO2 per år, ett slags omvänt auktionsförfarande där den koldioxidutsläppare som bjuder lägst vinner. Det tycker vi är bra. Det tar CCS-teknologin in i framtiden där också ilmenit kan få en viktig roll, säger Erik Dahlén.

* * *