10 minute read
Återvinning av aluminium inte nödvändigtvis mer hållbart än jungfrulig aluminium
Beräkningsmodeller för degradering av skrotråvara och CO2-utsläpp vid återvinning
Förra numrets slutsats var att det var en skröna att återvinning endast står för 5 % av den energi som går åt vid jungfrulig tillverkning av aluminium. I detta nummer kommer vi fortsätta föregående nummers räkneexempel och nu räkna på vilka CO2-emissioner som återvunnen kontra jungfrulig aluminium släpper ut vid framställning. Men först ska degradering av aluminium behandlas och en beräkningsmodell för att beräkna klimatavtrycket för olika skrotkvaliteter presenteras. Nu åker vi!
Degradering är när en råvara med en högre renhet används i en produkt som har en lägre renhet och har övergripande beskrivits i Aluminium Scandinavia nr 4/2021. Ett exempel på degradering är att använda aluminiumplåt med en aluminiumhalt på mer än 99 % i en profillegering där legeringsinnehållet är ca 97 %. Aluminiumplåten kan i stället användas till att tillverka ny aluminiumplåt så att aluminiumhalten i den nyproducerade råvaran är densamma som för den återvunna plåten. En renare råvara har generellt ett högt ekonomiskt värde eftersom aluminium ökar i pris ju renare legeringen är. Legeringsämne som kan återanvändas har även de ett ekonomiskt värde, men samma legeringsämne kan i en annan produkt vara en förorening som inte ger något mervärde alls. Det är faktiskt som så att de flesta legeringsämnen är dyra att avlägsna från en legering så ett oönskat legeringsämne i en råvara är en kostnad och därmed ett lägre värde på råvaran.
Priset på en råvara brukar formas av tillgång och efterfrågan. En tydlig trend är att renare legeringsråvaror stiger i pris och närmar sig priset på jungfrulig metall med motsvarande renhet. En annan trend är att värdefulla legeringsämne som nickel och kisel ökar i värde. Sammanfattningsvis har återvunna råvaror idag ett högre värde än motsvarande jungfruliga material, förutsatt att råvaran är ren, sorterad och utan oönskade legeringsämnen. Skrot som är blandat ökar även det i värde då det idag finns aktörer som köper in blandskrot och sorterar skrotet innan de säljer skrotet vidare i olika renhetsklasser med ett betydligt högre pris. En sorterad skrotklass berättigar ett högre pris beroende på renhet.
Exempel på material som återvinns utan degradering är skrot som omsmälts i ett slutet kretslopp. Ett annat exempel är produkter som efter användning sorteras till att bli samma produkt igen. Notera att internt återgångsskrot, det vill säga skrot som smälts om inom den egna verksamheten inte benämns återvunnet utan behåller samma klassning som innan smältprocessen så att en jungfrulig legering förblir jungfrulig även efter omsmältning. En återcirkulerad återvunnen råvara berättigar ett högt pris eftersom varken nya legeringsämnen eller renare legeringar för att späda föroreningar behöver tillsättas. Cirkulerade råvaror är därför det bästa ur ett hållbarhetsperspektiv då varken jungfrulig aluminium eller jungfruliga legeringsämne behöver tillsättas.
Återvunna legeringsämnen är bra ur hållbarhetssynpunkt då jungfruliga legeringsämnen är en stor belastning. Att använda återvunna legeringsämnen med en renare aluminiumskrotråvara ger visserligen en degradering av aluminiumråvaran men hållbarhetsavtrycket blir totalt sett lägre eftersom inga jungfruliga råvaror används.
När vi pratar om CO2-avtryck så spelar det, som vi pratat om många gånger tidigare, roll om råvaran är jungfrulig eller återvunnen. Eftersom återvunnen råvara består av både processkrot (prekonsumentskrot) och aluminium som återvinns efter sin livscykel (postkonsumentskrot) så kan den återvunna råvaran bestå av allt från 99,9 % rent, sorterat processkrot till råvaror med ett lågt aluminiuminnehåll med övervägande föroreningar. Att jämföra CO2-avtryck som tidigare gjorts för samtliga återvunna råvaror utan att ta hänsyn till vad det är för typ av skrotråvara ger en skev bild av uppkomna emissioner för en produkt. Om i stället degraderingsenergi används vid beräkning av emissioner vid tillverkning av en produkt så blir det ett incitament att för varje tillverkad produkt välja skrotråvara så att degradering minimeras.
En primär aluminiumråvara framställd från jungfruligt material har en energiåtgång på ca 17 000 kWh/ton. Att återvinna en återcirkulerad produkt utan utbytestapp har en energiåtgång på ca 500 kWh/ton. Varför inte, helt enkelt, använda en skala på energiframtagandet för att återvinna en skrotråvara där 17 000 kWh motsvarar en 99,9 % skrotråvara utan utbytestapp och 500 kWh en höglegerad råvara? Europastandard SS EN-13920 graderar skrotsorter i klasser där varje klass definieras av föroreningshalt och form. En skrotklass innehållande pre-konsumentskrot berättigar ett högre energivärde än motsvarande skrotklass post-konsumentskrot eftersom pre-konsumentskrot normalt är sorterat så att det är mindre risk för oväntade föroreningar än post-konsumentskrot. Om varje klass ger ett energivärde så kan degraderingsenergi beräknas genom att ta energivärdet för använd skrotklass, minus energivärdet för produktens energivärde. Med denna enkla modell är problematiken med definitionen av återvunnet material löst eftersom varje skrotråvara berättigar ett energivärde. Om skrotet smälts om i Sverige, med elektricitet, genereras en lägre CO2 emission än om samma skrot smälts om med elektricitet i Polen. Om i stället vätgas är energikällan så beror emissionen på hur vätgasen är tillverkad (se Aluminium Scandinavia nr 2/2022). Enkelt är bra och framför allt en enkel beräkningsmodell för att ta bort risk för hållbarhetsmaskering vid återvinning av aluminium. Vad som framgår tydligt när degraderingsenergi används vid hållbarhetsberäkningar är att vi måste bli bättre på att ta om hand de skrotklasser som är mer förorenade och kräver mer preparering innan det återvinns. Det är råvaror som sitter ihop med andra metaller som järn eller zink, eller där föroreningarna är stora mängder organiska material som gummi eller plast, eller där metallutbytet är lågt som i slagg och aska.
CO2-emissioner vid återvinning kontra tillverkning med jungfrulig råvara
I föregående nummer diskuterades att energiåtgången vid återvinning var högre än de 5 % som anges som skolexempel. Med räkneexempel kom vi fram till att återvunnet material tillverkat med fossila energikällor inte gav ett så värst mycket lägre avtryck än primära råvaror framställda i Sverige. Vi fortsätter här på räkneexemplet från tidigare nummer, men beräknar CO2-emissioner i stället för energiförbrukning. Är det kanske för CO2-utsläppen som de legendariska 5 % vid återvinning kontra jungfrulig framställning kommer från?
Det går att beräkna koldioxidekvivalenter (CO2e) om man vet energiförbrukningen. Vi vet att gasol och naturgas är fossila gaser som liksom förnyelsebara gaser som biogas skapar koldioxid vid förbränning, men emissioner skapas också vid tillverkning/preparation av bränslet. Vätgas är mer komplex eftersom framställningsformen kan göra gasen till ett utmärkt miljöalternativ om den framställs lokalt från elektrolys från solenergi, eller till värsta tänkbara energikälla om den framställs från fossila källor med fossiltillverkad elenergi. Vi använder oss därför av CO2e för att få med alla bidrag som påverkar växthuseffekten vid framställning av ett energislag. Primäraluminium framställs framför allt av elektrisk energi där CO2e beror på vart elen är producerad.
Skrot som insamlas i Europa har inte nödvändigtvis sitt ursprung i Europa. För att beräkna CO2e för skrot bör vi använda oss av det globala medelvärdet för primärproduktion. Produktion av ett ton jungfrulig aluminium ger emissioner som är jämförbara med de från ett ton återvunnen aluminium tillverkad med gaseldade ugnar. En smältugn som drivs av el har i Sverige betydligt lägre CO2-emissioner jämfört med många andra länder. Ugnar som värms av el har också en lägre avbränna än gasoleldade ugnar vilket gör emissionerna än lägre. I Sverige bör omsmältning ske med elektricitet för att få en återvunnen råvara med lågt CO2-emission.
Räkneexempel för beräkning av CO2-emissioner vid återvinning
De fossila gaserna har en total emission (CO2e) motsvarande 200 g CO2e/kWh* för naturgas, 234* för gasol och för förnyelsebar biogas 335*. Motsvarande emissioner för elektricitet i Sverige är 26 CO2e/kWh**, vilket är ungefär en tiondel av emissionerna av fossila gaser per kWh. Primäraluminium producerad i Europa har en belastning på ca 6,8 kg CO2e per kg producerad aluminium***, och ett globalt medel är 16,1 kg CO2e per kg***. Att tillverka ett ton aluminium i Europa genererar 6,8 ton CO2e och ett ton producerat med ett globalt medelsnitt genererar 16,1 ton CO2e.
* Källa: Naturvårdsverket, ** Källa: Energimyndigheten, *** Källa: International Aluminium
Direkta CO2e för ett ton återvunnen aluminium
90 % utbyte: 750 kWh/0,9=830 kWh. CO2e (gasol): 830*234 g=195 kg
70 % utbyte: 750 kWh/0,7=1 071 kWh. CO2e (gasol): 1 071*234 g=251 kg.
CO2e för att kompensera oxiderat aluminium från återvinningsprocessen
Vikt oxiderat aluminium vid omsmältning (90 % utbyte): 70 kg/0,90 = 78 kg
Vikt emissioner (CO2e) för 78 kg förlorat aluminium: 78*16,1 = 1 252 kg
Vikt oxiderat aluminium vid omsmältning (70% utbyte): 270 kg/0,70 = 386 kg
Vikt emissioner (CO2e) för 386 kg förlorat aluminium: 386*16,1 = 6 210 kg
Jämförelse CO2e vid återvinning jämfört med jungfrulig aluminium
Jungfrulig produktion: 6 800 kg CO2/ton
Återvinning med 90 % utbyte: 195+1 252=1 477 kg CO2/ton
Andel CO2e vid återvinning: 1 477/6 800=22 %
Återvinning med 70% utbyte: 251+6 210=6 461 kg CO2/ton
Andel CO2e vid återvinning: 6 461 /6 800=95 %
Emissioner vid återvinning
Om vi räknar CO2e och kompenserar för det förlorade aluminiumet, se ovanstående räkneexempel, så genererar återvinningsprocessen ett har samma emissioner som återvinning med ett 70 % utbyte? Jo, dessa enkla exempel visar att för ett smältutbyte på 70 % så är emissionerna för jungfrulig råvara ungefär samma som vid återvinning av råvaror som exempelvis tunna råvaror i gasoleldade ugnar. Det är tydligt att alla vi som jobbar med återvinning av aluminium måste utveckla ugnsmetoder som passar råvaran som ska smältas. Degraderingsberäkningarna ovan visar också tydligt att rätt sorts råvara måste användas till rätt sorts produkt. En profillegering som tillverkas av återvunna råvaror bör baseras på skrotråvaror från liknande legeringar som smälts i avsedda ugnar. Tycker ni att det låter som att det är mycket som måste förändras? Och går det ens att förändra? Ja, absolut, om det finns fakta att basera beslutet på. Men att basera fakta på skrönor, som 5 %-exemplet, leder inte till en hållbar industri utan en föråldrad industri. utsläpp mellan 1,5 ton CO2e till 6,5 ton CO2e per producerat ton, vilket motsvarar 22 % -95 % jämfört med en jungfrulig aluminium producerad i Europa. Vänta nu! Kan det verkligen stämma att jungfrulig aluminium har samma emissioner som återvinning med ett 70 % utbyte? Jo, dessa enkla exempel visar att för ett smältutbyte på 70 % så är emissionerna för jungfrulig råvara ungefär samma som vid återvinning av råvaror som exempelvis tunna råvaror i gasoleldade ugnar. Det är tydligt att alla vi som jobbar med återvinning av aluminium måste utveckla ugnsmetoder som passar råvaran som ska smältas. Degraderingsberäkningarna ovan visar också tydligt att rätt sorts råvara måste användas till rätt sorts produkt. En profillegering som tillverkas av återvunna råvaror bör baseras på skrotråvaror från liknande legeringar som smälts i avsedda ugnar. Tycker ni att det låter som att det är mycket som måste förändras? Och går det ens att förändra? Ja, absolut, om det finns fakta att basera beslutet på. Men att basera fakta på skrönor, som 5 %-exemplet, leder inte till en hållbar industri utan en föråldrad industri.
