Tavoitteet
Lähtökohdat
Teräksen valmistusprosessin muuttaminen fossiilivapaaksi mahdollistaa terästeollisuuden aiheuttamien kasvihuonekaasujen vähentämisen radikaalisti. Suomen osalta erityisesti SSAB:n Raahen tehtaalla on suuri merkitys Suomen kasvihuonekaasupäästöjen kannalta.
Muutos fossiilivapaaseen terästuotantoon vaatii usean eri osa-alueen ja teknologian hallintaa ja tutkimuksen avulla etsitään soveltuvimmat ratkaisut sähköenergian syötön, vedyn tuotannon, kuonan, pölyn ja muiden sivuvirtojen hallintaan sekä kierrätysteräksen käyttöön. Tämän johdosta konsortiossa on mukana yrityksiä eri toimialoilta.
SSAB siirtyy fossiilivapaan teräksen tuotantoon ensimmäisten teräsyritysten joukossa ja päästöjen vähentäminen vaatii uusia ratkaisuja ja teknologiaa. Tämä antaa hankkeessa mukana oleville yrityksille tietoa prosessista, sen vaatimuksista ja luo niille kilpailuetua ja uusia liiketoimintamahdollisuuksia.
Tutkimuspartnerien ja yritysten laaja yhteistyö mahdollistaa tiedon kumuloitumisen ja julkisissa tutkimushankkeissa kertynyttä uutta osaamista voidaan hyödyntää FFS2-konsortiotakin laajemmin.
Uutta osaamista
Teräsprosessin muuttaminen fossiilivapaaksi on moniteknologinen haaste, ja uutta osaamista syntyy laajasti varsinaisen prosessin hallinnasta sivuvirtojen hallintaan.
Fossiilivapaan teräksen tuotanto kasvattaa hiilidioksidipäästöttömän sähkötuotannon tarvetta ja prosessista riippuen myös vedyn tarvetta. Hankkeen tuloksena saadaan tietoa siitä, kuinka tehdas / prosessi kannattaa rakentaa ja operoida eri sähköntuotantoskenaariossa ml. vedyn tuotanto.
Muutoksessa kohti fossiilivapaata terästuotantoa, Raahen tehdas siirtyy täysin uuteen prosessiin, jossa valokaariuunissa valmistettu sula teräs valetaan ohutaihiovalulla suoraan kuumavalssattavaksi. Tämän prosessivaiheen tutkimus tuottaa osaamista, jonka avulla pystytään ymmärtämään suoravalu- ja valssausvaiheen vaikutukset lopputuotteen ominaisuuksiin ja laatuun.
Fossiilisen hiilen korvaaminen biohiilellä on tärkeä elementti terästuotannon hiilidioksidipäästöjen alentamisessa valokaariuuneissa esimerkiksi Ovakon tapauksessa. Biohiilen käyttö prosessissa todettiin mahdolliseksi aiemmassa FFS1-hankkeessa. FFS2-hankkeessa on tavoitteena löytää sopiva biohiilen koostumus ja käyttötapa, jotta prosessi toimii optimaalisesti.
Fossiilivapaan teräksen tuotannossa syntyvät sivuvirrat (kuona, pöly) ovat koostumukseltaan erilaisia kuin perinteisessä masuunipohjaisessa prosessissa, kuten aiemmassa FFS1-hankkeessa todettiin. Näiden uusien sivuvirtatuotteiden hyödyntäminen vaatii tutkimusta, jotta niitä voidaan hyödyntää tehokkaasti esimerkiksi sementtiteollisuudessa.
Vedyllä pelkistetyn rautasienen ja kierrätysteräksen käyttö teräksen raaka-aineina modernilla valmistusteknologialla mahdollistaa paremman energia- ja materiaalitehokkuuden sekä kaiken kaikkiaan pienemmät päästöt ilmaan ja veteen CO2-päästöjen lisäksi.
Tavoitellut hyödyt
FFS1- ja FFS2-hankkeita voidaan ajatella tutkimus- ja kehitysalustoina, joiden avulla mukana olevat yritykset ja tutkimuslaitokset kehittävät yhdessä osaamistaan ja liiketoimintaansa fossiilivapaan teräksen valmistamisessa. Riittävän osaamisen aikaansaaminen ei ole mahdollista ilman laaja-alaista yhteistyötä. Hankekokonaisuus mahdollistaa datan keräämisen niin laboratorioimittakaavan kokeista teorioiden pohjaksi kuin teoreettisen tiedon / mallien kokeilemisen käytännön olosuhteissa. Hanke mahdollistaa koko prosessin tarkastelun sulavaiheesta lopputuotteeseen, joka on tärkeää mini-mill-tyyppisessä valmistusprosessissa, jossa valssausvaihe on suoraan ohutaihiovalun jälkeen.
Teräsprosessin muuttaminen fossiilivapaaksi on moniteknologinen haaste. Vaikka tehtaan muutosprosessissa SSAB on päätoimija, koko valmistusprosessin tutkiminen ja kehittäminen vaatii osaamista ja resursseja, joita SSAB:lle ei ole yksin. Toisaalta SSAB:n mukana olo mahdollistaa muille mukana oleville yrityksille kehittää omia tuotteittaan ja palveluitaan, mikä ei olisi mahdollista ilman yhteistyötä ”prosessinomistajan” kanssa.
Hankkeella on merkittävä vaikutus tutkimuslaitosten osaamisen kehittymisessä, koska hankkeen avulla ne pystyvät vahvistamaan omaa asemaansa tutkimusmaailmassa ja kasvattamaan tutkimusyhteistyöverkostoaan, joka parantaa merkittävästi niiden mahdollisuuksia osallistua kansainvälisiin yhteishankkeisiin. Tämä koskee erityisesti Oulun yliopistoa, johon tämän ja muiden hankkeiden ansiosta on syntymässä fossiilivapaan terästuotannon tutkimuskeskittymä.
Teollisuuden kilpailukyky
Terästuotteiden käyttäjät ja laitevalmistajat haluavat pienentää tuotteidensa hiilijalanjälkeä, tämä luo kilpailuedun niille terästuottajille, joilla on tarjota vähäfossiilisia tai fossiilivapaita teräslajeja. SSAB siirtyy fossiilivapaan teräksen tuotantoon ensimmäisten teräsyritysten joukossa luoden Raahen tehtaan tuotteille kilpailuedun verrattuna perinteisten terästehtaiden tuotteisiin.
Hankkeen tulosten avulla terästuotannon päästöjen vähentäminen on mahdollista valokaariuuneja käyttävissä terästehtaissa, kuten Ovakon tapauksessa, luoden kilpailuetua tuotteisiin.
Tulokset mahdollistavat hankkeessa muille mukana oleville yrityksille tietoa ja kokemusta uusista prosesseista ja niiden asettamista vaatimuksista, luoden niille kilpailuetua ja uusia liiketoimintamahdollisuuksia. Pitkäjänteinen yhteistyö toimijoiden välillä mahdollistaa tiedon kumuloitumisen ja sen hyödyntämisen tietoon ja osaamisen perustuvassa liiketoiminnassa.
Yhteishankkeen tavoitteet
Hankkeen päätavoitteena on terästeollisuuden hiilidioksidipäästöjen alentaminen. Tämä toteutetaan luomalla osaamista, joka mahdollistaa SSAB:n Raahen tehtaan muutoksen suunnitellussa aikataulussa ja varmistaa oikeat laitetekniset valinnat.
Biohiilen ominaisuuksien kehittäminen ja optimointi valokaariuunin kuonan kuohutukseen on yksi hankkeen tärkeimpiä tavoitteita. Ovakon osalta tämä mahdollistaa hiilidioksidipäästöjen merkittävän alenemisen Imatran terästehtaalla.
Tulosodotuksena hankkeessa on myös selvittää merkittävimpien sekundääristen materiaalien eli valokaariuunipölyn, -kuonan ja senkkakuonan hyödyntäminen kierrättämällä ja/tai tuotteistamalla.
Hankkeessa tutkitut ilmiöt ja ratkaisut tuottavat yritysosapuolille teknologista osaamista ja siten uusia liiketoimintamahdollisuuksia maailmanlaajuisesti, kun teräksenvalmistus siirtyy kohti vähäfossiilista tai fossiilivapaata tuotantoa.
Tutkimusosapuolten osaamisen kertymistä voidaan mitata julkaisujen määrällä ja laadulla. Päättyneessä FFS1-hankkeessa syntyi kymmeniä julkaisuja. FFS2 yltää vähintään samaan julkaisumäärään.