A Finnországban tervezett akkumulátor-klaszter a Stora Enso közeljövőben megépülő anódanyag-gyárával megkapja első ipari méretű létesítményét.
Az akkumulátorgyártás a biogazdaság korszakába lép, mivel az újratölthető akkumulátorokhoz szükséges anódanyag nagy része hamarosan faalapú nyersanyagból is előállítható lesz. Az akkumulátorok anódanyagának előállításával a Stora Enso teljesen új üzletágba lép be. A gyártás azonban elvileg nem növeli nagymértékben a fa felhasználását, mivel az anyagot a fapépgyártás (cellulózipar) melléktermékeiből állítják elő.
A gyakorlatban a megtermelt anyag relatív értéke gyökeresen megváltozhat. Ami eddig a fő termék volt, vagyis a cellulózrost, az végül melléktermékké válhat.
A Stora Enso tavaly ősszel a befektetők számára szervezett Capital Markets Day rendezvényén elhangzott, hogy a vállalat több ezer milliós forgalmat vár az akkumulátor-alapanyag üzletágtól. A végtermékek ára és a tervezett termelési volumenek alapján ez akár lehetséges is lehet. Már durva összehasonlítás is nagy ígéretet mutat: a jelenlegi, viszonylag magasnak tekintett 1.000 dolláros tonnánkénti átlagárral számolva az anódanyag kilogrammonkénti nyereségét 15-200-szorosra becsülik.
A mennyiségek is jelentősek lehetnek. Becslések szerint 2030-ban az anódanyagok iránti éves igény Európában körülbelül egymillió tonna, globálisan pedig mintegy négymillió tonna lesz. A Stora Enso becslése szerint 2030-ban két gyárában 80.000-100.000 tonna anódanyagot tud majd előállítani.
Ez azt jelenti, hogy a cellulózgyárból származó cellulóz valóban melléktermékké válhat? Nos, én csak örülni tudok, ha a Sunila két lábon áll, nem pedig csak egy lábon – mondja Timo Tidenberg, a Sunila gyár igazgatója.
Fekete-szennylúg felesleg az energiahatékony üzemekben
Az anódanyag-projekt hátterében a cellulózgyártás energiahatékonyságának folyamatos javítása áll. Ennek eredményeképpen a gyáraknak már nincs szükségük a teljes fekete-szennylúg (lignintartalmú melléktermék) energiatermeléshez felhasználására. [A black liquor, fekete-szennylúg részletesebben angolul a Wikipédián]
A fekete-szennylúg felesleg miatt annak jobb felhasználási módját keresték, különösen a benne lévő lignin számára. Az első lépés az volt, hogy megtaláljuk a lignin leválasztásának módját. A Sunila 2015 óta gyárt extra-száraz Lineo lignint. A termelési kapacitás évi 50.000 tonna.
A Stora Enso 2019-ben publikált egy tanulmányt a mesterséges keményszénről [hard carbon], amely az anódanyag másik neve. Az elnevezés árulkodó: az anyag kemény, a “mesterséges” szó pedig arra utal, hogy ipari termékről van szó, nem pedig olyasmiről, ami a természetben önmagában megtalálható. A Stora Enso mesterséges keményszénjét száraz kraft ligninből állítják elő pirolízissel, ami leegyszerűsítve azt jelenti, hogy magas hőmérsékleten, oxigén hiányában hevítik.
“A sikerért még mindig okosan kell küzdeni” – mondja Pasi Kyckling, a Stora Enso Lignode pénzügyi és kontrolling igazgatója. A Lignode a Stora Enso keményszén márkaneve.
Az ipari méretű gyártás 2025-ben indulhat meg
A kemény szenet előállító kísérleti üzem 2021-ben indult Sunilában. Mostanra bebizonyosodott, hogy a mesterséges kemény szén anódanyagként működik, és gyártása megvalósítható. A következő kérdés a jövedelmezőséggel kapcsolatos.
A jövedelmezőség meghatározását 2022 nyarán kezdték el, és a tervek szerint az év végéig be is fejezik.
2022 nyarán a Stora Enso bejelentette, hogy a Northvolt-tal közösen “teljes egészében európai nyersanyagokból készült akkumulátort” tervez. Októberben együttműködési megállapodást kötöttek a norvég Beyonderrel a mesterséges keményszén felhasználásának optimalizálására.
‘Ha minden jól megy, 2023-ban megkezdődik egy kereskedelmi méretű gyártóüzem építése. A gyártás és a bővítések majd 2025 után kezdődnének meg’ – mondja Kyckling.
A fosszilis grafitot felülmúlja
Joggal feltételezhető, hogy nagy lesz a kereslet a mesterséges keményszén iránt, mivel számos jó tulajdonsággal rendelkezik az akkumulátorokban hagyományosan használt grafithoz képest. A Lignode-akkumulátor akár 2-3-szor gyorsabban tölthető, mint a hasonló, grafitból készült akkumulátor, és nagyobb az energiasűrűsége is. Ez azt jelenti, hogy nem kell olyan gyakran tölteni, így kevesebb töltőállomásra és kapcsolódó berendezésre van szükség.
A grafit akkumulátorokhoz képest a maximális kisütési sebesség gyorsabb, ami akkor hasznos, ha az energiaigény hirtelen csúcsra jár.
Az akkumulátor hideg körülmények között felülmúlja versenytársait. Az akkumulátorban használt grafit minden egyes töltéskor 6-7 százalékkal duzzad, míg a mesterséges keményszén csak 1-2 százalékkal. A Lignode akkumulátor így többször tölthető.
A környezetvédelmi előnyök nyilvánvalóak. A grafit 95 százalékát Ázsiában, nagyrészt Kínában bányásszák. Mérgező, és a bányászati körülmények gyakran rendkívül megkérdőjelezhetőek. Az elektromos autók szén-dioxid-kibocsátásának fele az akkumulátorból származik. Az akkumulátor 50-100 kilogramm grafitot tartalmaz, és ha ezt megújuló, nem mérgező és könnyű, mesterséges keményszénnel helyettesítenénk, az jelentősen csökkentené az autók szénlábnyomát.
A lignin számos felhasználási módja
Az akkumulátorban lévő anódanyag térfogata 10-15-ször nagyobb, mint a lítiumé, így a jövőben több értelme lenne faakkumulátornak nevezni azokat. A mesterséges keményszén használata az akkumulátort hosszú távú széntárolóvá alakítja.
A használat után az elektromos autóból származó keményszén akkumulátor újrahasznosítható, például szélturbina melletti állandó energiatárolóként. Az akkumulátor tulajdonságai az elöregedés ellenére is megfelelőek lesznek az éveken át tartó tárolóhasználathoz, és a benne lévő szén évtizedekig ki lesz zárva a légkörből.
A fában a lignintartalom annak körülbelül egyharmada, és a cellulóz után ez a leggyakoribb természetes bioanyag. A világ cellulózgyáraiból származó lignin melléktermék mennyisége évente mintegy 50 millió tonna, de ennek csak mintegy két százalékát dolgozzák fel.
Jelenleg a lignint az aszfaltban az olajalapú bitumen helyettesítésére, valamint például ragasztók előállítására használják – nem csoda, hiszen természetes rendeltetése a sejtek összetartása, ami lehetővé teszi a fák és más fás szárú növények egyenesen (függőlegesen) tartását. Egyéb felhasználási területei közé tartoznak a festékek és számos speciális vegyi anyag. A ligninből szénszálakat is lehet gyártani, amelyekből a szélturbinák lapátjai és az utakat védőburkolat nélkül használók járművei készülhetnek.
Forrás: forest.fi 2023-01-19
Írta: Hannes Mäntyranta;
angolra fordította: Heli Mäntyranta
Fatájolta: MM
Megjegyzés:
Ismereteim szerint a cellulózgyárakban a keletkező szennylúgot besűrítik, és a technológiai hő és egy ideje elektromos áram előállítására elégetik. Úgy tűnik, hogy az energia-hatékonyabb gyártással adódik a besűrített lignin felesleg. Ugyanakkor érdekes lesz majd, hogy adott cellulózüzem a ligninjének keményszénné alakításából és így akkumulátorokhoz eladásából, vagy energiatermelésre felhasználásából nyerheti-e a nagyobb hasznot. Ha ez a finn innováció – tegyük fel – elterjed a világban, az akár érdekes változást hozhat majd a fafelhasználásban, de ez még odébb van. (MM)
