Forskningen ett steg närmare minskade koldioxidutsläpp vid tillverkning av cement och bränd kalk

Tillverkning av cement och bränd kalk kräver mycket energi och orsakar höga koldioxidutsläpp. Det beror på att både uppvärmningsbränslet och kalkstenen, som omvandlas till bränd kalk vid hög temperatur, avger koldioxid. Genom att byta ut fossila bränslen till förnyelsebara kan utsläppen minska avsevärt, men det kan också påverka kvaliteten på produkten. Karin Sandströms avhandling bidrar med ny kunskap som är viktig i omställningen till en mer hållbar produktion.

– Ett skifte från kol till biobränslen kan påverka produktkvaliteten, detta genom reaktioner vid hög temperatur, säger Karin Sandström, doktorand vid Institutionen för tillämpad fysik och elektronik och Företagsforskarskolan vid Umeå universitet.

Tillverkning av cement och bränd kalk sker i direkteldade ugnar, vilket innebär att bränslet, råmaterialet och produkten är i direktkontakt med varandra. Dessutom sker mycket av tillverkningen i så kallade motströmsreaktorer (roterugnar), där råmaterialet matas i ena änden och bränslet i andra änden. Den aska som bildas efter förbränningen kan reagera med produkten och för bränd kalk som kräver en hög kalciumoxidhalt kan detta påverka produkten negativt.

I laboratoriestudier har Karin Sandström och hennes kollegor sett att mikrostrukturen hos bränd kalk kan ändras när kalkstenen utsätts för aska från biobränslen vid hög temperatur. De har också undersökt hur föroreningar som finns i kalkbrott påverkar produktens kvalitet samt studerat förångning av spårämnen vid tillverkning av cementklinker både i en vanlig förbränningsmiljö och i en miljö med hög koldioxidhalt, liknande elektrifierad uppvärmning.

– För de allra flesta ämnen var inte skillnaden mellan de olika miljöerna så stor. En hög koldioxidhalt minskade dock förångningen av kalium, natrium och svavel, vilket kan påverka cementkvaliteten. Det måste undersökas mer, säger Karin Sandström.

Hur detta påverkar kvaliteten på produkten är till stor del okänt. Karin Sandströms forskning har dock bidragit till en ökad förståelse för hur föroreningar i biobränslen påverkar produktkvaliteten i kalktillverkning – och hur elektrifierad uppvärmning påverkar cementproduktionen. Kunskapen är viktig i omställningen till mer hållbar cement och kalkproduktion.

– Framtida studier kan överbrygga gapet mellan labb och storskaliga processer med det långsiktiga målet att nå en effektiv och hållbar produktion av cement och bränd kalk med minskade koldioxidutsläpp till atmosfären, säger Karin Sandström.

Projektet har genomförts i samarbete med Nordkalk AB, SMA Mineral AB, Heidelberg Materials Cement Sverige AB och Föreningen Mineralteknisk Forskning, MinFo.

Läs mer om Centrum för hållbar produktion av cement och bränd kalk

Om Företagsforskarskolan

Företagsforskarskolan vid Umeå universitet bygger på samverkan mellan universitet, forskare och företag eller organisation och syftar till att förena nytta för både samhället och den externa parten samtidigt som en utbildning av nya högkvalitativa forskare sker. Doktoranden får också ett skräddarsytt akademiskt kurspaket. Forskarskolan är öppen för alla discipliner och doktoranden har sin anställning vid Umeå universitet.

Läs mer på Företagsforskarskolans hemsida

Om avhandlingen

Fredagen den 31 maj försvarar Karin Sandström, Institutionen för tillämpad fysik och elektronik vid Umeå universitet, sin avhandling med titeln Effects of impurities on phase equilibrium in quicklime and cement clinker production. Disputationen äger rum klockan 09.00 i Aula Biologica, BIO.E.203. Fakultetsopponent är Docent Pavleta Knutsson, Chalmers Tekniska Högskola.

Läs hela avhandlingen

För mer information, kontakta gärna:

Karin Sandström, doktorand vid Institutionen för tillämpad fysik och elektronik, Umeå universitet

Telefon: 090-786 65 88

E-post: karin.sandstrom@umu.se