Teollisuusinnovaatio: hiilidioksidista ja teräskuonasta arvokasta lopputuotetta

Aalto-yliopiston tutkijat ovat ensimmäisinä maailmassa rakentaneet pilottikoon laitteen, joka muuntaa hiilidioksidia ja kuonaa, teräksenvalmistuksen sivutuotetta, saostetuksi kalsiumkarbonaatiksi (PCC).

PCC on arvokas mineraalituote, jota käytetään muun muassa muoveissa, papereissa, kumeissa ja maaleissa. Hiilidioksidista ja vähäarvoisesta sivutuotteesta erittäin arvokasta teollisuuden tarvitsemaan raaka-ainetta tuottava pilottilaite on tärkeä vaihe ennen innovaation kaupallistamista.

Uuden teknologian taloudelliset mahdollisuudet ja ympäristöhyödyt ovat merkittäviä. ”Olemme todistaneet pystyvämme hyödyntämään teräksenvalmistuksen sivutuotetta ja tekemään siitä 50 kertaa arvokkaamman tuotteenˮ, sanoo tutkijana Aalto-yliopistossa työskentelevä jatko-opiskelija Arshe Said. ”Prosessi toimii myös hiilidioksidinieluna, mikä on hyödyllistä ympäristön kannalta.”

”Perinteisten PCC-tuotantomenetelmien hiilidioksidipäästöt ovat suuret, sillä niissä poltetaan suuret määrät kalkkikiveä”, huomauttaa tekniikan tohtori Sanni Eloneva.

”Pilottimme demonstroi, että teräskuonasta voidaan tuottaa osa maailman PCC-tarpeesta ja vähentää siten kalkkikiven käyttöä. Tämä merkitsee suurta potentiaalia ympäristön kannalta. Olemme löytäneet uuden käyttötavan terästeollisuuden sivutuotteelle, mikä lisää teräksenvalmistuksen arvoa”, hän jatkaa.

Uusi PCC-tuotantomenetelmä on tärkeä edistysaskel maailman hiili-intensiiviselle teollisuustuotannolle. ”Tiukentuvat määräykset teollisuuden hiilidioksidipäätöille edellyttävät yhä pienempiä kasvihuonekaasupäästöjää. Uskomme, että menetelmä edesauttaa osaltaan saavuttamaan hallitusten määräämät päästö- ja jätetavoitteetˮ, selittää professori Mika Järvinen.

”Vuonna 2010 Euroopassa tuotetusta teräskuonasta 13 prosenttia (16 miljoonaa tonnia) vietiin  kaatopaikalle. Mikäli kaikki tämän teräskuonan kalsium saataisiin talteen, voitaisiin vuosittain teoriassa tuottaa noin 13 miljoonaa tonnia PCC:tä ja samalla sitoa hiilidioksidia lähes kuusi miljoonaa tonnia vuodessa”, hän jatkaa.

Erittäin lupaavalla uudella teknologialla on myös muita mahdollisia etuja. ”Tutkimme parhaillaan mahdollisuutta uuttaa kuonasta muita arvokkaita materiaaleja kalsiumin uuttamisen jälkeen”, sanoo Said. Pilottilaite on vasta ensimmäinen vaihe. ”Meillä on vielä edessämme muutamia testaus- ja kehittämisvuosia, ennen kuin täyden mittakaavan laitos voidaan rakentaa ja ottaa käyttöön. Perusteknologia on kuitenkin jo hyvin hallussa, ja aiomme laajentaa työtämme ja soveltaa sitä muihin teollisuuden sivutuotteisiin ja jätteisiin.” 

PCC-pilottilaite otettiin käyttöön Aalto-yliopiston Otaniemen kampuksella tammikuussa 2014. Pilotissa käytettävä menetelmä perustuu Aalto-yliopiston säätiön yhdessä Åbo Akademin ja Rautaruukki Oyj:n (nyt osa SSAB:tä) omistamaan patenttiin.

Video pilottilaiteesta: https://www.youtube.com/watch?v=HqkeYyWGHO8

Lisätietoja:

Aalto-yliopisto
Insinööritieteiden korkeakoulu
Energiatekniikan laitos

Arshe Said, tutkija, jatko-opiskelija
[email protected], puh. +358 50 571 8886
http://people.aalto.fi/index.html?language=english#arshe_said

Sanni Eloneva, tohtoritutkija
[email protected], puh. +358 50 448 9666

Mika Järvinen, Associate Professor
[email protected], puh. +358 50 414 2593
http://people.aalto.fi/index.html?language=english#mika_jarvinen

Kuvat ladattavissa mediapankista: http://materialbank.aalto.fi:80/public/40229e15c8C7.aspx (Kuvatekstit saa näkyviin painamalla kuvan oikeassa alareunassa olevaa nuolta) 

Tutkijoiden artikkeli menetelmästä: http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0306261912009336

Tutkijoiden artikkeli koelaitteesta: http://viewer.zmags.com/publication/649b3363#/649b3363/74, Project Magazine UK  

Tutkijoiden artikkeli menetelmästä: http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0306261912009336

Sanni Elonevan väitöskirja (2010): Reduction of CO2 emissions by mineral carbonation: steelmaking slags as raw material with a pure calcium carbonate end product,http://lib.tkk.fi/Diss/2010/isbn9789526034577/

Kehitystyötä ovat rahoittaneet Suomen Akatemia, Tekes, CLEEN Oy:n hiilidioksidin talteenoton ja varastoinnin tutkimusohjelma ja Aalto Center for Entrepreneurship (ACE).