Kolefnisföngun og niðurdæling

Sementsbirgi Sementsverksmiðjunnar, norski framleiðandinn Norcem, er að reisa kolefnisföngunarstöð í Brevik í Noregi. Áætlað er að stöðin verði fullbúin árið 2024 og verði afkastageta hennar um 400 þúsund CO₂ tonn á ári, sem samsvarar u.þ.b. 50% af útblæstri verksmiðjunnar.

„Langskip“ með stuðningi norska stórþingsins

Í desember 2020 samþykkti norska Stórþingið verkefnið „Langskip“ en því er ætlað að vera stefnumótandi hvað varðar föngun, flutning og varanlega geymslu koltvísýrings (CO₂). Sementsverksmiðja Norcem í Brevik annast þann þátt verkefnisins sem snýr að fönguninni en hins vegar er flutningur með skipi út í forðastöð í Øygarden og þaðan áfram með leiðslu út að olíusvæðinu Aurora í Norðursjó, þar sem koltvísýringnum er dælt niður til varðveislu í jarðlögum, í höndum Northern Lights.

Föngunarstöðin byggir á notkun „amine“ til að fanga kolefnið en það krefst mikillar orku að fanga koltvísýring og sjálft föngunarferlið byggir á því að nýta varma og umframorku frá sementsframleiðslunni. Með þeirri orku sem til fellur ætti að vera hægt að fanga u.þ.b. 55 tonn CO₂ á klukkustund.

Hlutleysissýn Norcem

Norcem hefur að leiðarljósi „hlutleysissýn“ sem felur það í sér að öll steinsteypa sem framleidd er úr sementi frá Norcem skuli frá og með árinu 2030 vera kolefnishlutlaus, sé litið til alls líftíma þess mannvirkis sem um ræðir.

Til að nálgast þetta markmið hefur verksmiðjan í Brevik unnið að því í mörg ár að draga úr losun koltvísýrings, bæði með notkun á óhefðbundnu eldsneyti og ýmsum íblöndunarefnum í framleiðsluna. Eldsneyti orsakar u.þ.b. 40% af heildarlosuninni og með því að skipta út kolum fyrir óhefðbundið, lífrænt eldsneyti hefur verið hægt að draga verulega úr losun koltvísýrings. Í dag er staðan sú að u.þ.b. 80% af kolunum hefur verið skipt út fyrir óhefðbundið eldsneyti, en þar af er um helmingurinn lífrænn. Notkun óhefðbundins eldsneytis hefur dregið úr losun CO₂ sem nemur u.þ.b. 120 þúsund tonnum á ári.

Blönduð sement þar sem hluta sementsgjallsins er skipt út fyrir íblöndunarefni á borð við ösku frá kolakyntum raforkuverum eða malaðan úrgang frá málmbræðsluverum hafa orðið æ algengari á síðari árum. Norcem hefur verið leiðandi í þeirri þróun og hefur framleitt sement af þessu tagi allt frá því á 9. áratug síðustu aldar. Í dag er staðan þannig á norskum markaði að með notkun íblöndunarefna í sementið hefur verksmiðjan í Brevik dregið úr losun CO₂ um ríflega 200 þúsund tonn á ári, samanborið við það ef einungis væri framleitt hreint Portland sement. Stefna Norcem er sú að halda áfram að þróa notkun bæði óhefðbundins eldsneytis og íblöndunarefna í sement á næstu árum. Ráðgert er að sú vinna fari fram samhliða byggingu CO₂-föngunarstöðvarinnar í Brevik

Áhrif á umhverfisspor sements

Ólíkar leiðir til að draga úr losun koltvísýrings hafa áhrif á umhverfisspor sements með þeim hætti sem sýnt er á grafi 2 hér fyrir neðan.

Rauða línan táknar þá losun sem ætti sér stað ef aðeins væri framleitt hreint Portland sement. Sá koltvísýringur sem losnar út í andrúmsloftið við framleiðslu sements verður að mestu leyti til við brennslu gjallsins sem er meginuppistaðan í sementinu. Um 60% losunarinnar verður þegar hráefnin breytast í gjall við háan hita, um 40% eru tilkomin vegna bruna á eldsneyti. Með notkun óhefðbundins, lífræns eldsneytis hefur reynst unnt að draga úr losun koltvísýrings við framleiðslu á Norcem Standard FA sementi um ca. 10%. Með kolefnisföngun (CCS) er gert ráð fyrir að losunin verði allt að því helminguð, þannig að nettó losun verði nálægt 300 kg CO₂ á hvert tonn af Standard FA sementi.

Áhrif á kolefnisfótspor steinsteypu

Í mörg ár hefur norskur steinsteypuiðnaður verið að þróa mælikvarða til að styðjast við þegar umhverfisspor tiltekinna steypuframkvæmda er ákvarðað. Þessu er lýst í riti Norsk Betongforening nr. 37, Lavkarbonbetong, eða „Lágkolefnissteypa“. Þar eru skilgreindir fjórir losunarflokkar lágkolefnissteypu út frá því CO₂-magni sem losnar út í andrúmsloftið fyrir hvern rúmmetra af framleiddri steinsteypu.

Lágkolefni B: Í þessum flokki er steypa sem flestir steypuframleiðendur ættu að geta framleitt samkvæmt uppskrift með tiltölulega einföldum tækjabúnaði. Á undanförnum árum hefur þróunin orðið sú að mest af þeirri steinsteypu sem fer á norskan markað fellur í þennan flokk.

Lágkolefni A: Til að ná skilgreindum losunarmarkmiðum fyrir þennan flokk þurfa framleiðendur að fara eftir heldur flóknari uppskriftum við framleiðslu steypunnar og verður tækjabúnaður að vera í samræmi við það. Þetta getur til dæmis falið í sér íblöndun kolaösku eða kísilryks. Steypa úr þessum flokki er ekki fáanleg alls staðar, þó svo að flestir framleiðendur ættu að geta boðið hana.

Lágkolefni plús og Lágkolefni „ekstrem“: Steypan í þessum flokkum er yfirleitt ekki fáanleg á almennum markaði en hægt er að útbúa hana með því að gera viðeigandi ráðstafanir. Við framleiðsluna eru notuð bindiefni sem ekki eru fáanleg alls staðar og þá þarf að útvega þau sérstaklega í hverju tilfelli fyrir sig. Enn fremur hefur lágkolefnissteypa í þessum flokkum allt aðra notkunareiginlega en venjulegt getur talist og því þarf oft að gera sérstakar ráðstafanir við byggingaframkvæmdirnar eigi tilætlaður árangur að nást.

Á grafi 3 sést hvernig venjuleg (Normal) steinsteypa annars vegar og lágkolefnissteypa (Lavkarbon A) hins vegar, fellur að ofangreindum losunarflokkum, sbr. rit NB nr. 37. Tölurnar eru frá framleiðendum í Austur- og Suður-Noregi sem nota Norcem Standard FA sement.

Með kolefnisföngun á eftir að draga það mikið úr losun CO₂ við framleiðslu venjulegs Standard FA sements í Brevik að hægt verður búa til „Lágkolefni plús“ steinsteypu án sérstakra ráðstafana. Framleiðendur ættu einnig að geta boðið upp á „Lágkolefni ekstrem“ steypu samkvæmt uppskrift með tiltölulega einföldum ráðstöfunum og notkunareiginleikar þeirrar steypu ættu að verða innan þeirra marka sem venjulegt getur talist.
Samkvæmt þessu mun kolefnisföngun í Brevik gera það að verkum að steinsteypa sem byggingarefni verður umhverfisvænasta lausnin í allflestum byggingarframkvæmdum.

Áhrif á verðþróun sements

Til að kolefnisföngun í Brevik verði að veruleika áætlar Norcem að fjárfesta fyrir hundruð milljóna norskra króna sem yrði þá eignarhluti þess í Langskipsverkefninu.

Sementsiðnaðurinn í Evrópu er háður kvótakerfi Evrópusambandsins fyrir útblástur koltvísýrings (EU-ETS). Til að ná umhverfismarkmiðum sínum hefur sambandið þrengt að úthlutun fríkvóta til iðnaðarins og sú þróun mun væntanlega aðeins halda áfram á næstu árum. Brevik vill verða undirbúið þegar allur fríkvóti heyrir sögunni til þegar kemur fram undir árið 2030. Af þessum sökum hafa kvótar hækkað gríðarlega í verði og ekki búist við öðru en að það haldi áfram. Afleiðingarnar fyrir Norcem sjást nú þegar í auknum kostnaði vegna losunar CO₂ og þar með hærri framleiðslukostnaði sements.

Með kolefnisföngun í Brevik er markmiðið að bregðast skjótt við og gera ráðstafanir til að draga úr útblæstri frá okkur og þar með lækka þann kostnað sem hlýst af losun CO₂ út í andrúmsloftið. Þetta verkefni er það fyrsta innan sementsiðnaðarins og með þeirri þróunarvinnu sem það felur í sér verður til þekking sem með tíð og tíma mun án efa nýtast til að lækka kostnað við kolefnisföngun almennt. Á einhverjum tímapunkti mun kostnaðarlínan vegna losunar CO₂ og kostnaðarlínan vegna föngunar CO₂ skarast og þá munu allflestir sementsframleiðendur í Evrópu verða farnir að fanga koltvísýring með einhverju móti.

Á seinni árum hefur dregið úr framboði á hefðbundnum íblöndunarefnum í sement, t.d. er orðið erfiðara að fá bæði kolaösku og úrgang frá málmbræðsluverum. Þetta hefur einnig orðið til þess að framleiðslukostnaður hefur hækkað.

Höfundur greinar er Kjell Skjeggerud, Heidelberg Materials Northern Europe. Upphafleg birting: Sigmál, október 2021.