Aluminium

Produktionsprocesserna för att tillverka de aluminiumprofiler som används i glasfasader och fönster kan illustreras som nedan. I figur 4. Först sker brytning av bauxit, de största

producenterna av bauxit är, i ordning; Australien, Kina, Brasilien, Guinea och Indien.

Bayerprocessen kallas sedan den process när aluminiumoxid extraheras ur bauxit (Brough & Jouhara, 2019). Héroult-Hall kallas smältprocessen där aluminiumoxid genom elektrolys blir till primär aluminium. Aluminiumet anländer sedan extruderare i form av göt, stavar eller enligt kundens specifikation (Brough & Jouhara, 2019). Genom så kallat extrudering används hydrauliskt tryck för att pressa de förvärmda stavarna av aluminium genom en stålstans för att skapa en lång aluminiumprofil (Haraldsson & Johansson, 2019a). Aluminiumprofiler levereras sedan till fasadentreprenör som monterar ihop aluminium och glas till element färdiga att monteras fast på byggnaden. Genom en egen distributionskedja anländer återvunnet aluminium till smältverk för sekundärt aluminium som sedan också skickas till extruderare (Haraldsson & Johansson, 2018).

Efter stål är aluminium den mest producerade metallen och ersätter idag stål inom många användningsområden och industrier (Brough & Jouhara, 2019). För varje kilo stål som ersätts av aluminium undviks 13 till 20 kilo växthusgasemissioner. Aluminiumindustrin är idag ansvarig för 2,5 procent av världens utsläpp av koldioxid. Enligt Brough & Jouhara finns de som menar att aluminiumproduktionen kommer att fördubblas under kommande tio år, andra menar det kommer dubblas eller trefaldigas fram till 2050.

Figur 4. Produktionsprocesser för aluminium. (Egen bild)

3.5.1.1.

Klimatpåverkan och energiförbrukning

Raffineringen kräver ungefär 12.8 MJ/kg aluminium och producerar 0,83 kg CO2Eq/kg och smältprocessen kräver 47 MJ – 58 MJ elektricitet per kg aluminium (Brough & Jouhara, 2019). Enligt Haraldsson & Johansson (2018) och IEA (2017) är medelvärdet i världen för energiåtgång under smältelektrolysen 51 MJ/kg.

Tack vare krav på stora mängder elektricitet behöver primära smältverk befinna sig nära en kraftstation. På grund av detta produceras 75 procent av Europas primäraluminium med hjälp av vattenkraft (Brough & Jouhara, 2019). Elmixen vid aluminiumtillverkning i världen såg år 2010 ut som nedan. I den framgår det vilka världsdelar som producerar mest

aluminium och vilka som har mest fossildriven elproduktion. Europa är efter Kina den världsdel som producerar mest aluminium och tillhör tillsammans med Nordamerika och Sydamerika de som har störst andel vattenkraft.

Tabell 1. Energikälla för elproduktion till elektrolyssmältning. GLO: alla länder, RoW: alla länder utan Kina. (Jones & Nunez, 2016)

Ugnarna som används för smältprocessen delas in i kategorierna bränsleförbränning och elektriska (Brough & Jouhara, 2019). Bränslet som används beror på geografisk position, tillgång till resurser och typ av metallskrot. Bränslet kan vara naturgas, LPG (liquified patroleum gas) eller eldningsolja. Elugnar avger mindre avgaser då ingen förbränning sker, men de kostar mer. Mycket mindre metall går även förlorat förklarar Brough & Jouhara. Om Kina exkluderas ser världens fördelning av växthusgasemissioner mellan utvinning av bauxit, raffinering, anodproduktion, elektrolyssmältning och formning av gjöt ut som nedan. Även fördelningen mellan förnyar och icke förnybar energiproduktion ses längst till höger. Smältelektrolysen är det som bidrar till störst klimatpåverkan följt av raffineringen. Utvinning av bauxit relativt mycket låga utsläpp.

Tabell 2.Utsläpp av växthusgaser per kg aluminium under olika processtyper. Visas gör även förnybar, R, och icke förnybar, NR, energiproduktion. (Jones & Nunez, 2016)

Nedan kan man teoretiskt se hur många kilo koldioxidekvivalenter per kilo aluminium som släpps ut i världen och andelarna som kan härledas från de olika processerna (Kellens et al., 2016). Vart utvinning av bauxit sker är enligt bilden näst intill obetydligt i kontexten av storleken på utsläpp av koldioxid. Även i vilket land raffineringen sker har en ganska liten betydelse, beloppet för mängden utsläpp som skiljer sig mellan landet med störst utsläpp från raffinering och det med minst uppfattas vara drygt 1 kg CO2Eq per kg aluminium. Skillnaderna i utsläpp från smältelektrolysen är däremot väldigt stora.

Figur 5. Teoretiska utsläpp av CO2 Eq inom aluminiumtillverkning per land (Brough & Jouhara, 2019)

3.5.1.2.

Återvinning

Haraldsson & Johansson (2018) förklarar att aluminium är en av de mest återvunna

handelsvarorna och inhemskt sett det mest värdefulla att återvinna. Återvunnet aluminium återsmälts i smältverk avsedda för sekundärt aluminium. Det är inte möjligt att få bort alla legeringar från återvunnet aluminium så därför måste en viss mängd jungfrulig aluminium adderas (Haraldsson & Johansson, 2018). Enligt Bao et al. (2019) kräver det vid tillverkning av sekundär aluminium cirka 5 procent av energin som krävs för att framställa

primäraluminium. Enligt Asif (2019) är denna siffa 7 procent. Sekundär produktion använder 2 till 9 MJ per kg aluminium och var i detta intervall man hamnar beror på teknologin som används (Haraldsson & Johansson, 2018).

Brough & Jouhara (2019a) beskriver hur 90 procent av aluminiumet från byggnader

återvinns efter slutkundens användning och att 75 procent av allt aluminium som hittills har producerats fortfarande är i cirkulation idag.

3.5.1.3.

Potentiella utvecklingsområden

Det finns inom extrudering potential för mer förvärmning av materialet (Haraldsson & Johansson, 2018). Det finns enligt Brough & Jouhara (2019) inom hela aluminiumindustrin ett behov av teknik inom återvinning av spillvärme. De förklarar att under den elektrolytiska processen förloras upp till 45 procent av energin och i USA, till exempel, använder bara en tredjedel av smältugnarna WHR (Waste heat recovery) för att fånga upp denna spillvärme. När avgaserna används för att förvärma materialet uppskattas energibesparingar på 21 procent och en ökning på 26 procent i produktion kunna uppnås. Inom den sekundära aluminiumtillverkningen uppskattas det att 50 och 70 procent av energin går förlorad. Nästa generation av smältugnar för sekundärt aluminium sägs innebära energibesparingar på 15 procent, ökat återtag av metall med 3 – 5 procent och minskad cykeltid med 50 procent. Enligt IEA (2019) finns ett stort behov av ökad effektivitet inom elförbrukningen och en stor efterfråga på bättre data och transparens gällande energiprestation och utsläpp.

Haraldsson & Johansson (2019b) utförde i fokusgrupper intervjuer med fem svenska

försörjningskedjor som tillverkar aluminiumprodukter, en av dem bestående av producenter av råaluminium, aluminiumprofiler och balkongfönstersystem. De kom fram till att

kundernas krav kopplade till energi främst handlar om förnybar energi snarare än

energieffektivitet, på grund av att det senare kräver en djupare kunskap. Det ansågs däremot vara fördelaktigt att klassificera och poängsätta leverantörer utifrån energi, även vatten och avfall, där energi hänvisar till både effektivitet och energityp samt hur långt de kommit i sitt arbete och vilken potential som återstår. Tillverkaren av primäraluminium inom

balkongfönster menar att det är svårt att delta i varandras energieffektiviserande arbete på grund av att företagen är så olika. 95 % av potentialen inom energieffektivitet ligger inom det egna företaget snarare än genom samarbete. Däremot föreslogs nya och bredare former av informationsutbyte, tex föreslogs det att köpande företag har kontakt med en person inom produktion. Det lyftes fram möjligheter att minska mängden materialspill genom mindre variationer på mått mellan företagen, detta förklarades nämligen vara en betydlig källa till utsläpp då materialet behöver transporteras tillbaka och smältas på nytt.

Balkongfönstertillverkarna såg ett behov i att granska om krav på produktegenskaper och defekter på ytor är för höga, då även detta är en källa till att material inte blir använt. Det konstaterades också att forskningen kring aluminium är begränsad i Sverige och i världen.