Uusi teräsprosessi nostaa kierrätysteräksen kysyntää

SSAB-teräsyhtiön suunnittelema uusi fossiilivapaa teräksen tuotantomenetelmä tulee paitsi vähentämään päästöjä, myös lisäämään kierrätysteräksen kysyntää.

Elina Saarinen

Raahen terästehtaan käyttämän kierrätysteräksen tarve tulee uuden teknologian käyttöönoton myötä kasvamaan yli miljoonaan tonniin. Nykyisin SSAB:n terästehdas hyödyntää yli 500 000 tonnia kierrätysterästä.

”Kierrätysteräksen tarve tulee kasvamaan merkittävästi. Selvitämme parhaillaan raaka-ainevirtojen kokonaisuuksia. Suuruusluokkana voisi arvioida, että tulemme käyttämään kierrätysterästä uudessa prosessissa enemmän kuin kaksinkertaisen määrän nykyiseen verrattuna”, arvioi SSAB:n ympäristö- ja turvallisuusjohtaja Harri Leppänen.

Suomen ja Ruotsin SSAB:n terästehtaat hyödyntävät teräksen valmistuksessa nykyisin yhteensä noin miljoona tonnia kierrätysterästä. Tarve tulee nousemaan lähivuosina. Osa kierrätysteräksen tarpeesta täytetään SSAB:n omissa tehdasprosesseissa syntyvällä sivutuotteella.

Kierrätysterästä jalostusvaiheeseen

SSAB on käynnistämässä ensi keväänä Luulajan-tehtaallaan Ruotsissa pilottilaitosta, jonka tarkoituksena on mullistaa teräksenvalmistus.

SSAB, Vattenfall ja LKAB ovat vuodesta 2016 saakka kehittäneet uutta HYBRIT-tekniikkaa, jossa rautarikasteen pelletöinti tapahtuu fossiilivapailla polttoaineilla, eikä prosessissa synny hiilidioksidipäästöjä.

Rautamalmipohjaisessa raudanvalmistuksessa rautarikaste pelkistetään perinteisesti masuunissa hiilellä ja koksilla. Uudessa tekniikassa rautamalmi pelkistetään raudaksi vetykaasun avulla. Sivutuotteena syntyy vain vesihöyryä. Vetykaasun Vattenfall tuottaa vedestä elektrolyysillä. Sähkö tuotetaan fossiilittomilla polttoaineilla.

Uudessa prosessissa käytetään entistä enemmän kierrätysterästä.

”Prosessista syntyvä rautasieni sulatetaan ja jalostetaan teräkseksi kierrätysteräksen kanssa”, Leppänen tarkentaa.

Vety avainsana kilpailussa

SSAB:n tähtäimessä on, että viimeistään vuonna 2045 yhtiön terästuotanto ei synnytä enää lainkaan fossiilisia kasvihuonekaasupäästöjä. Tavoitevuonna SSAB:n kaikki kolme pohjoismaista terästehdasta ovat siirtyneet HYBRIT-teknologiaan.

”Haluamme päästä meidän kasvihuonekaasupäästöistämme eroon, mutta haluamme myös ottaa tämän tekniikan haltuun ja myydä sitten tätä meidän kilpailijoillemme. Myymme myös vetypelkistettyä terästä, josta asiakkaat ovat olleet hyvin kiinnostuneita. Esimerkiksi autoteollisuudelle vihreä imago on tärkeä”, Leppänen perustelee.

Kaikkiaan prosessi poistaa noin 95 prosenttia teräksen valmistuksen hiilidioksidipäästöistä. Tekniikan käyttöönotto terästuotannossa Suomessa merkitsisi seitsemän prosentin vähennystä Suomen kokonaiskasvihuonekaasupäästöihin.

Kilpailijoilla on myös omia vetykehitysprojektejaan käynnissä, mutta pohjoismainen hanke on ainutlaatuinen siksi, että se on poistamassa vedyn avulla lähes kaikki tuotannon kasvihuonekaasupäästöt.

Kierrätysteräksen tarve kasvaa miljardiin tonniin

Raahen terästehtaan tuotantokapasiteetti on tällä hetkellä 2,6 miljoonaa tonnia vuodessa. Teräksestä valmistetaan kvarttolevyjä ja nauhatuotteita. Prosessin raaka-aineesta 20–30 prosenttia on kierrätysterästä.

Teräs on yksi maailman kierrätetyimmistä materiaaleista jo nyt, ja jatkossa kierrätysteräksen osuus jalostuksessa tulee yhä nousemaan. Vuonna 2016 maailman 1,6 miljardin tonnin terästuotannossa käytettiin kierrätysmateriaaleja 400 miljoonaa tonnia. Ennusteiden mukaan vuonna 2050 kokonaistuotanto tulee kasvamaan 2,8 miljardiin tonniin, minkä valmistuksessa hyödynnetään jo 1,4 miljardia tonnia kierrätysterästä.

SSAB lähti kehittelemään teknologiaa, koska yhtiö näkee, että teräksen valmistamisessa kiertotalous ei kuitenkaan yksin vähennä riittävästi päästöjä.

Vaikka Raahen terästehdas on maailman teräsjärjestön vertailussa ollut vuosikausia kolmen vähäpäästöisimmän tehtaan joukossa ja vaikka päästöjen määrää tuotettua terästonnia kohden on saatu pudotettua kymmenessä vuodessa 1,8 tonnista 1,6 tonniin, tehdas tuottaa silti noin neljä miljoonaa tonnia hiilidioksidipäästöjä vuosittain. Terästuotantoa ei voi ilmastokriisinkään aikana pysäyttää, koska se on maailman tärkein konepaja- ja rakennusmateriaali.

”SSAB käyttää hiiltä raaka-aineena lähes pienimmän määrän, mikä nykyteknologialla on mahdollista. Masuuniemme hiilen käytön tehokkuus on lähellä teknistä minimiä”, kertoo ympäristöpäällikkö Antti Petänen.

”Teräsjalostus on vuosisatoja nojannut hiileen ja koksiin. Oli aika kehittää kokonaan uusi teräksenvalmistustekniikka.”

Puuta masuuniin

Raahen tehdas on testannut myös muita keinoja pienentää hiilijalanjälkeään. Testeissä fossiilisesta injektiohiilestä korvattiin ensin neljä prosenttia ja sitten kymmenen prosenttia hakkeesta ja kuoresta valmistetulla biohiilellä. Kokeilu oli osa Business Finlandin rahoittamaa For&Met-yhteishanketta. Biohiilen toimitti yritys Etelä-Savosta.

Testi osoitti, että ainakin kymmenen prosentin osuus masuuniprosessin tarvitsemasta fossiilisesta injektiohiilestä voitaisiin korvata biohiilellä. Jatkuvana käyttönä tämä tarkoittaisi noin 100 000 tonnia pienempiä hiilidioksidipäästöjä. Tämä kuitenkin vaatisi 35 000 tonnin biohiilen vuosituotantoa.

”Haasteeksi tuli, että Suomesta ei löytynyt toimittajaa, joka pystyisi toimittamaan biohiiltä vaadittavan määrän jatkuvasti”, Petänen kertoo.

Kädenjälki kasvaa

Oman terästuotantonsa päästövähennysten lisäksi SSAB vähentää myös asiakkaidensa päästöjä. Raahen tehtaan valmistamat erikoisteräkset ovat ohuempia ja kestävämpiä, joten niiden ansiosta voidaan valmistaa mm. entistä keveämpiä raskaan liikenteen ajoneuvoja. Kun kalusto painaa vähemmän, kuormaa mahtuu kyytiin enemmän ja samalla polttoaineen kulutus vähenee.

”Esimerkiksi tukkirekan paino voi vähentyä 10% meidän erikoislujan teräksemme ansiosta. Silloin 10 rekan päästöt ovat 120 000 kiloa tavallista pienemmät”, vertaa valmistuksen ja toimitusten ohjauksen johtaja Mervi Leinonen.

Vuonna 2016 SSAB saavutti asiakkaidensa tuotteiden kevenemisen kautta 5,3 miljoonan tonnin päästövähenemät eli hiilikädenjäljen. Yhtiön tavoitteena on vähentää asiakkaidensa hiilidioksidipäästöjä vuosittain 10 miljoonaa tonnia vuodesta 2020 lähtien.

Mikä on hiilen hinta?

SSAB tähtää siihen, että vuonna 2026 yhtiöllä olisi kaupallisesti tarjolla fossiilivapaata, vetypelkistettyä terästä. Sen valmistaminen on 20-30 prosenttia kalliimpaa kuin nykyteknologialla, mutta SSAB luottaa siihen, että kannattavuus kohenee, kunhan päästöoikeuksien hinnat kallistuvat.

Luulajan pilottilaitoksen avajaiset pidetään toukokuussa. Testivaiheessa kapasiteetti on noin tonnin tunnissa. Seuraava vaihe on demonstraatiolaitos, jossa kapasiteetti nousee jo teolliseen mittakaavaan, 500 000 tonniin vuodessa.

Jos kokeet menevät hyvin, uuden tekniikan rakentaminen alkaa Raahessa viiden vuoden päästä. Se nimittäin vaatii tehtaisiin muutostöitä: koksaamo ja toinen masuuni on suljettava ja valokaariuunit rakennettava odottamaan vetypelkistettyä rautaa.

Raahessa on hetken aikaa harvinainen tilanne, että sekä valokaariuuni että toinen masuuni ovat käytössä yhtä aikaa. Lopulta toinenkin masuuni tullaan sulkemaan ja siirrytään kahden valokaariuunin varaan.

Uusi tekniikka tulee lähes kymmenkertaistamaan Raahen tehtaan sähkönkulutuksen, jopa 10 terawattituntiin. Yhtiö on linjannut, että sähkön tulee olla fossiilivapaata, joten katseet kääntyvät tuulivoimaan.

”Tarvitaan aika paljon uutta sähköntuotantoa ja siirtoverkkoa. Vie oman aikansa, että yhteiskunta muuttuu tekniikalle sopivaksi. Kiinnostavaa on myös vedyn varastoimisen kehittyminen”, Leppänen sanoo.

Kuvat: Tero Pajukallio. SSAB:n ympäristö- ja turvallisuusjohtaja Harri Leppänen kertoo Raahen terästuotannon tähtäävän täysin fossiilittomaksi.

Raahen terästuotteet syntyvät jatkossa uudenlaisella, vetyyn ja uusiutuvaan energiaan pohjautuvalla tekniikalla, jossa hyödynnetään nykyistä enemmän kierrätysterästä.