Förenklad koldioxidinfångning, stabil process, lägre koldioxidutsläpp, ingen aska och dessutom högre kvalitet på klinkern som producerats. Det är resultaten från testerna av världens troligen första plasmaugn för cementtillverkning.

– Det ser mycket lovande ut, säger Bodil Wilhelmsson, projektledare på Heidelberg Materials och ansvarig för testerna. Vi började försöken i slutet på förra året och kan nu säkert säga att detta är rätt väg att gå: Vi kommer kunna tillverka klinker med hjälp av plasma.

Testerna är en del av ELECTRA-projektet där forskning kring nya tekniker för att på lång sikt ersätta traditionella förbränningsprocesser med elbaserade lösningar pågår. Plasmatekniken är en del i detta. En mycket stor fördel med elektrifieringen av cementtillverkning är att man erhåller en rökgas som består av nästintill ren koldioxidgas. Det innebär att infångningssteget av koldioxid i CCS-kedjan kan förenklas vilket leder till:

• lägre energiförbrukning

• lägre koldioxidutsläpp och

• lägre investeringskostnader för hela produktionskedjan, inklusive geologisk lagring av koldioxid i och med att den totala mängden koldioxid också minskar.

– På så sätt är denna forskning ett utmärkt komplement till vad som på längre sikt kan bli en utvecklad och mer effektiv CCS-teknik, säger Bodil Wilhelmsson.

Mindre utsläpp

Det är alltså de bränslerelaterade koldioxidutsläppen från cementtillverkningen som försvinner i och med att man inte behöver använda något bränsle i tillverkningsprocessen.

I stället för bränsle hettas koldioxidgas upp till över 5000 grader varpå det blir till en plasmastråle som värmer materialet i ugnen.

– Frånvaro av bränsle i processen innebär att ingen aska från dessa hamnar i produkten. Det innebär att en parameter som kan försämra produktkvaliteten, i och med att den varierar, ej längre behöver tas i beaktande, förklarar Bodil. Det ser alltså ut som kvaliteten på klinkern faktiskt kan bli något högre i den här processen.

Detta stöds också av mycket kunskap från laboratorietester, beräkningar och simuleringar. De initiala resultaten på produkterna från plasmaugnen visar på en mindre storlek på alitkristaller än i konventionell klinker vilket indikerar

Stabil process

– Det vi främst visat med dessa tester är att det är möjligt med en kontinuerlig tillverkningsprocess med hjälp av plasma. Tidigare har man gjort små satsvisa försök men vi har hållit i gång ugnen 54 timmar som mest. Det är unikt och ett viktigt framsteg.

Främsta utmaningen nu är att täta ugnen än mer. Målet för projektet är att ha 99 % koldioxidgas i ugnen. Nu når man bara upp till 60 %, vilket beror på läckage. Därför behöver man täta ugnen och dessutom skapa ett övertryck. Koldioxid är den så kallade bärargasen som används i ugnen. Gasen hettas upp med hjälp av elektricitet till 5000 grader och bildar då en plasmastråle.

Plasman i sig är mycket varm, men strålningsvärmen är låg. Värmning sker främst i stället med ledning och konvektion. Den använda koldioxiden i ugnen leds sedan tillbaka, efter rening, till plasman där den används som bärargas igen. Ett slutet kretslopp där endast den koldioxid som erhålls från råmaterialet hanteras för att lagras geologiskt. att en mer reaktiv cement kan erhållas.