H2020 SisAl proiektu pilotua: aluminio eta siliziozko bigarren mailako lehengaiak erabiliz ingurumen-inpaktu txikiko silizioa ekoizteko proiektu pilotu berritzailea.
- Mota Proiektua
- Egoera Firmado
- Exekuzioa 2020 -2024
- Esleitutako Aurrekontua 11.942.623,43 €
- Eremua Europeo
- Finantza-iturri nagusia Horizonte 2020
- Proiektuaren webgunea Proyecto SisAl Pilot
Arku murgilduko labeetan (SAF) karbotermikoki murriztea erabiltzen da gaur egun silikonak ekoizteko, eta hauek funtsezko zeregina dute hainbat industriatan, elektronikatik eta garraiotik hasi eta produktu kimikoetara, kosmetikaraino eta eraikuntzaraino. EBk finantzatutako SisAl pilotu proiektuak kostu-eraginkorra eta ingurumena errespetatzen duen prozesu alternatibo bat garatzen ari da.
SisAl prozesuak kuartzoa aluminotermikoki zepa bihurtzea dakar, bigarren mailako lehengaiak erabiliz, hala nola aluminiozko txatarra eta zepa, gaur egun erabiltzen diren karbono erreduktoreen ordezko gisa. Hondakin-fluxuen eta azpiproduktuen balorizazio hobea, energia-kontsumo txikiagoa eta CO2 eta kutsatzaile kaltegarrien isurien murrizketarekin, ikuspegi berritzaile gisa deskribatzen da. Gainera, nabarmen laguntzen dio "zirkularitateari", non aluminioaren industriak lehengaien hornitzaile eta azken erabiltzaile gisa jardungo duen.
SisAl pilotu prozesuan erabiltzeko lehengaien baliabideen mapaketa zehatza eta hasierako karakterizazioa egin dira. Lehengaien mapaketaren emaitzek, negozio-kasuen ebaluazio zehatzaren emaitzekin batera, erakusten dute aurrerantzean aluminioaren iturri potentzialei arreta handiagoa jarri behar zaiela. Proiektuaren alde pirometalurgikoan egindako laborategiko lan txikiaren ardatza lehengai eta prozesu-parametro desberdinek SisAl prozesuan duten eragina ulertzea eta Elkem, RWTH, FRey eta Mintek-en proba pilotuak prestatzea izan da.
NTNUn lortutako emaitzetan oinarrituta, Elkemek 22 proba pilotu egin ditu, lehengai mota eta prozesu-parametro desberdinekin. Emaitzek egiaztatu zuten NTNUko eskala txikiko esperimentuak eskala handiko esperimentuen ordezkari direla lehengaien eta produktuen konposizioari dagokionez, baita grafitozko arragoaren materialekin duten interakzioari dagokionez ere.
Lan esperimentala SIMTECek eta ITMATIk egindako modelizazio lanarekin osatu da. Elkem zepak Mytilineosera eta NTUA Greziara bidali dira eskala txikiko eta pilotu-eskalako hidrometalurgia probetan erabiltzeko, eta ekoitzitako silizioa (>% 98 Si) Silicorrera bidali da Si-SoG lortzeko gehiago purifikatzeko. NTUAk zepatik alumina ateratzeko baldintza optimoen laborategi eskalako modelizazioa eta baheketa egin ditu. Egindako ikerketak honako hauek barne hartu zituen: ekoiztutako zepetan lixibiatu daitezkeen fase alkalinoen kristalizazioaren optimizazioa, zepen lixibiazio alkalinoaren modelatzea eta probak, lixibiazio alkalinoen disoluzioetatik alumina prezipitazioa modelatzea, zepen lixibiazio azidoaren modelatzea eta probak, lixibiazio azidoen disoluzioetatik aluminio klorohidratoaren (ACH) prezipitazioa modelatzea eta probak, eta ACH disoluzioen fintzea purutasun maila altuak lortzeko.
Lehenengo 18 hilabeteetako emaitzek erakusten dute sortutako zepak lixibiazio alkalino eta azidorako egokiak direla/egin daitezkeela.
% 100eko eta % 65eko aluminio-lixibiazio-errendimenduak lortu dira lixibiazio azidoan eta alkalinoan, hurrenez hurren. Ekoitzi eta findutako azido-disoluziotik alumina prezipitatzeak % 99,9ko purutasuna duen alumina sortu du orain arte. BNW-k bere epe laburreko Europako bideragarritasun-analisiak eguneratu zituen lehen txosten-aldian, prozesuen errendimenduei eta materialen prezioei buruzko informazio zehatzagoarekin, eta, oro har, errendimendu ekonomikoaren estimazio positiboak eman zituen.
Hala ere, SisAl-ekin fabrikatutako CaO-AlO zepaetatik abiatuta kalitate metalurgikoko alumina (MGA) fabrikazioaren negozio-itxaropenak hasierako estimazioak baino itxaropen gutxiago dirudite une honetan. Hurrengo proiektu-aldian, zepa hauek bolumen handietan behar dituzten beste merkatu komertzial batzuk, hala nola bigarren mailako altzairugintza eta zementu-klinkerra, xehetasun gehiagorekin aztertuko dira. Fluxu-diagramen ereduak ezarri dira HSC Sim/FACTSage erabiliz, SisAl prozesuaren ingurumen-ebaluazioa eta datuak trukatzeko azpiegitura baten garapena erabiliz.
HZDR-k garatutako HSC Sim modeloek honako hauek dituzte:
- Silizioa eta alumina ekoizteko SisAl prozesuaren unitate pirometalurgiko eta hidrometalurgikoen eragiketa indibidualen fluxu-diagrama.
- Silizioa ekoizteko arku murgilduzko labe konbentzionalaren (SAF) prozesua. Fluxu-diagramen ereduek SisAl eta SAF prozesuetarako masa- eta energia-balantzeak sortu dituzte.
Ondoren, NTNUk SAF konbentzionalaren eta SisAl prozesuen arteko ingurumen-inpaktuen alderaketa egin zuen Bizi-zikloaren Ebaluazioa (LCA) erabiliz. Ingurumen-inpaktuaren ebaluaziorako beharrezko datuak garatutako fluxu-diagrama ereduetatik lortu ziren. Ebaluazio honek erakutsi du SisAl prozesuak SAF prozesuak baino ingurumen-errendimendu hobea duela kontuan hartutako inpaktu-kategoria ia guztietan. Azkenik, zabalkunde eta komunikazio estrategia zehatza, baita zabalkunde kit bat ere, sortu dira.
Zehazki, SisAl kontzeptuaren webgune bat, sare sozialetako kontuak, fitxategiak partekatzeko sistema bat (berrikuntza espazioa) eta bideo promozional bat sortu dira. Duela gutxi, Elkem-en pilotu-esperimentuei buruzko bideo-sorta bat eta bideo luzeago bat amaitu dira, eta SisAl Pilots-en sare sozialetako kanaletan argitaratuko dira 2022 hasieran. Horrez gain, SisAl Pilot RMIS tailerrean aurkeztu da, European Aluminium Association-ek (EAA) 2021eko udazkenean antolatutako kluster-ekitaldi batean, eta hainbat biltzarretan, hala nola Infacon XVI, RawMat, Silicon for the Chemical and Solar Industry XVI, CRU Silicon Conference eta Life Cycle Management Conference.
SisAl pilotu proiektuaren helburua TRL 6-7-n prozesu industrial berritzaile bat erakustea da, silizioa (Si), lehengai kritikoa (CRM), kalitate desberdinetan ekoizteko: kalitate metalurgikoa (MG-Si, >98%), purutasun handiko silizioa (HP-Si, >99.9%), eguzki-mailakoa (SoG-Si, >6N) eta Al-Si aleazioak, kalitate metalurgikoko alumina (MGA) eta/edo purutasun handiko alumina (HPA) batera. SisAl-ek alternatiba ekologiko eta ekonomikoki jasangarria dakar murgildutako arku-labeetan (SAF) egiten den egungo karbotermiko murrizketa-prozesurako, eta horrek silizioa ekoiztea ahalbidetzen du gero eta karbono gutxiago duen Europan. Silizioa ekoizteko, biokarbono iturriak kuartzo erreduzitzaile gisa erabiltzearen epe laburreko irtenbidea erronka bat da, baliabide honen lehia bizia eta produktu kimikoetan, erregaietan, etab. erabiltzeko prezio altuak direla eta. Beraz, eta ekonomia zirkularrari gero eta arreta handiagoa ematen zaiola kontuan hartuta, aluminioaren bigarren mailako iturriak erreduzitzaile gisa erabiltzea inoiz baino garrantzitsuagoa da.
Txinatik EBra silizio hornidurarako azpiko arazoak ere okerrera egin dute, eta Europako industriak ahul utzi dituzte epe laburrean eta luzean. Txinako energia-egoerak silizio-ekoizpena jaitsi eta prezioak % 300 baino gehiago igotzea eragin du bi hilabete baino gutxiagoan, 2021eko udazkenean. SisAl pilotu-proiektuaren helburu orokorra silizioa eta silizio-aleazioak ekoizteko Europako karbono-teknologia garbi berri bat eskalatzea eta erakustea da, kalitate metalurgikoko alumina (MGA) eta purutasun handiko alumina (HPA) batera, TRL 6-7-n, lehengaien eta produktuen kalitatea, ingurumen-inpaktua eta parametro ekonomikoak balioztatuz, merkaturatzeko oinarriak ezartzeko.
SisAl Pilot-ek silizioa (Si, lehengai kritikoa) ekoizteko prozesu industrial berritzaile eta patentatu bat frogatzea du helburu, egungo karbotermiko arku murgilduko labearen (SAF) prozesutik ingurumenaren eta ekonomikoaren aldetik askoz bideragarriago den alternatiba batera igarotzea ahalbidetuz: kuartzoa zepa bihurtzeko aluminotermikoki murriztea, bigarren mailako lehengaiak erabiliz, hala nola aluminio (Al) txatarra eta zepa, gaur egun erabiltzen diren karbono erreduktoreen ordezko gisa. SisAl Pilot-ek ikuspegi berritzailea eta "zirkularitatearekiko" ekarpen sendoa adierazten du, sinbiosi industrial baten bidez, non Al industriak lehengaien hornitzaile eta Si industriaren azken erabiltzaile gisa jardungo duen.
Sektore guztietan, SisAl Pilot-ek materialen etekin-galeren murrizketa nabarmena ekarriko du, hondakinen eta azpiproduktuen balorizazioaren igoera, energia-kontsumoa hiru aldiz txikiagoa izango da eta CO2 eta kutsatzaile kaltegarrien isuriak nabarmen txikiagoak izango dira, kostu nabarmen txikiagoan. SisAl proiektu pilotuak lehengaien hornitzaileak (Erimsa), silizio eta aluminiozko eragile nagusiak (Wacker, Elkem, DOW, Silicor, SiQAl, Hydro, FRey, Befesa, MYTIL), ETEak/aholkulariak/ekipoen fabrikatzaileak (BNW, SIMTEC, WS eta SBC) eta ikerketa erakundeak (NTNU, RWTH, NTUA, ITMATI, SINTEF, HZDR, MINTEK) elkartzen ditu SisAl prozesua lehengai eta produktu desberdinekin 4 herrialde ezberdinetan erakusteko. Pilotu hauekin batera ingurumen-, ekonomia- eta teknologia-mailako erreferentziazko analisiak egingo dira, eta industria-negozio kasuak ebaluatuko dira Norvegian, Islandian, Alemanian, Espainian eta Grezian.
SisAl Pilot-en ordutegia ezin hobea da; ekonomia zirkular baterako eraldaketa, klimari eta etorkizuneko CO2 esleipenei ematen zaien garrantzi handia, EB ETSren barruan aurreikusitakoa, Europatik karbono-ihesaren arriskuarekin batera, Europatik Txinara aluminiozko txatarra esportatzeko gero eta zailtasun handiagoa eta gizarte modernoan silizio metalikoaren beharra gero eta handiagoa. SisAl-ekin, erronka horiek guztiak Europako aukera berri bihurtzen dira.
Proiektuaren lehen fasean, arreta berezia jarri zen eragiketa-diseinuan, irabiatze-metodoa, kargatzeko metodoa eta lehengaien nahasketa barne. 300 kg-ko eskalan lehen aldiz frogatu da aluminiozko zepa (metal eta oxido nahasketa bat) SiO2 duten zepentzako erreduzitzaile egokia dela. Zepa aluminio-industriaren azpiproduktu bat da, aluminio baliotsu kantitate handia duena (normalean % 70-80).
Gaur egun, industria-prozesu gehigarriak erabiltzen dira, kostu handiarekin eta ingurumen-inpaktu negatiboarekin, aluminio horren zatiak berreskuratzeko. Era berean, pilotu eskalan frogatu da scull-ak erabil daitezkeela SisAl prozesuak ekoitzitako Si aleazioa MG siliziora fintzeko (% 99 baino gehiagoko purutasuna). Epe laburreko Europako bideragarritasun-azterlanak eguneratu dira prozesuen errendimenduei eta materialen prezioei buruzko informazio zehatzagoarekin, eta, oro har, errendimendu ekonomikoaren estimazio positiboak eman dituzte. Eguneratutako ikerketa hauek SisAl pilotu-prozesua merkaturatu dezaketen balizko bazkideekin hasierako eztabaiden oinarriak ezarri dituzte.
- NORGES TEKNISK-NATURVITENSKAPELIGE UNIVERSITET NTNU (NTNU)
Lotutako proiektuak
