Trine Asklund Larssen ha studiato come i diversi tipi di minerale nella produzione di metalli influiscano sull'uso di energia e sulle emissioni. Credito:Vincent Canaguier, SINTEF
In Norvegia, la produzione di metalli rappresenta circa il 10% delle emissioni di gas serra.
"Per aiutare a raggiungere gli obiettivi climatici, l'industria metallurgica deve ridurre le proprie emissioni, "dice Trine Asklund Larssen, che ha recentemente ricevuto il suo dottorato alla NTNU per il suo lavoro con il minerale di manganese.
La produzione norvegese di metalli è già tra le più pulite esistenti e diventerà ancora più pulita in futuro. Le numerose misure includono l'esame degli impatti sulla produzione di diversi tipi di minerale.
"Uno dei tipi di metalli che produciamo in Norvegia sono le leghe che contengono metallo di manganese, dice Larssen.
Le leghe sono miscele di vari metalli che vengono utilizzate in molte applicazioni diverse. Le leghe di manganese prodotte in Norvegia sono per lo più utilizzate come componenti nella produzione di acciaio. Rendono l'acciaio forte e duro. La Norvegia esporta quasi tutta questa produzione.
Confrontando due tipi di minerale
"Ho studiato due tipi di minerale di manganese, Comilog dal Gabon e Nchwaning dal Sudafrica, per scoprire che sono grandi le emissioni di gas serra durante la produzione di metalli.
La produzione di manganese avviene in grandi forni, dove vengono aggiunti e riscaldati minerale di manganese e carbonio sotto forma di coke.
Per la maggior parte di noi, tutti i tipi di minerale sembrano più o meno uguali. Ma non è così. Credito:Trine Asklund Larssen, NTNU / SINTEF
"Le materie prime vengono alimentate dalla parte superiore del forno e la gravità le fa muovere verso il basso. L'energia elettrica viene fornita tramite elettrodi, il che significa che la temperatura sul fondo del forno è molto alta, " spiega Larssen.
Man mano che le materie prime scendono nella fornace, si fondono insieme in ciò che chiamiamo scorie. In fondo alla fornace, la scoria reagisce con il carbonio e produce metallo.
Alcune reazioni sono fondamentali
"Nella fornace avvengono molte reazioni, ma alcuni di questi hanno un grande impatto sul consumo di energia e sulla CO 2 emissioni. Particolarmente importanti sono alcune reazioni tra il minerale e il gas che si trova nel forno, "dice Larssen.
Il gas nel forno è in gran parte una miscela di anidride carbonica (CO 2 ) e monossido di carbonio (CO). Larssen è stato in grado di imitare i processi che avvengono nella fornace su scala ridotta in laboratorio per vedere come il calore diverso, contenuto di gas, tipi e dimensioni del minerale e molti altri fattori influenzano le emissioni.
"Abbiamo scoperto che i due diversi tipi di minerale si comportavano in modo molto diverso quando venivano riscaldati. Hanno subito varie reazioni, che procedeva a temperature e velocità diverse e determinava un diverso consumo di energia tra i due minerali. I due minerali creano anche diversi tipi di gas di scarico quando vengono utilizzati nella produzione di manganese, "dice Larssen.
L'illustrazione mostra un forno che produce leghe di manganese. Credito:Trine Asklund Larssen, NTNU / SINTEF
Un tipo più pulito dell'altro
Generalmente, Il minerale di Nchwaning produce maggiori emissioni di gas serra e un maggiore consumo di energia rispetto al minerale di Comilog. Il gas prodotto utilizzando il minerale di Nchwaning contiene anche più energia, che riflette un maggiore consumo di energia nel forno.
"Per entrambi i minerali, il consumo di energia e le emissioni di gas serra sono inferiori se il minerale utilizzato è di dimensioni inferiori, "dice Larssen.
La dimensione del minerale è quindi un altro fattore. I risultati dello studio potrebbero contribuire alla capacità del settore di ridurre ulteriormente le emissioni.
Ci sono molte reazioni nella stufa, ma solo pochi hanno un grande impatto sui consumi energetici e sulle emissioni, Trine Asklund Larssen dice. Credito:Vincent Canaguier, SINTEF
La scelta del minerale per la produzione implica la considerazione di molte considerazioni. Questi includono il consumo di energia e le emissioni di gas serra, ma anche la composizione del prodotto e non ultima la sicurezza della produzione. Generalmente, l'industria ha bisogno di utilizzare una miscela di diversi minerali per soddisfare questi requisiti.
Larssen ha svolto il suo progetto di dottorato come parte del centro di ricerca HighEFF. HighEFF è composto da partner di molti settori diversi, con gli obiettivi primari di aumentare l'efficienza energetica e ridurre le emissioni di gas serra.
