Vad händer
Kontext
I ett decennium har den dominerande idén för utsläppsfritt stål varit att först producera grön vätgas med elektricitet och sedan använda den vätgasen för att reducera järnmalm till järn. Fortescue – som själva tidigare drev på för vätgasexport – prövar en annan väg.
Metoden skiljer sig från vätgasvägen i ett avgörande steg
I den konventionella vätgasprocessen går elektricitet först till en elektrolysör som producerar vätgas, sedan komprimeras och lagras vätgasen, och slutligen matas den in i en schaktugn där den reagerar med järnmalmen. Varje steg kräver utrustning, energi och infrastruktur. I Fortescues process går elektriciteten direkt in i en elektrokemisk cell som innehåller finmald järnmalm blandat med en alkalisk lösning. Metalliskt järn bildas vid katoden utan omvägen via vätgas.
Processen fungerar vid låg temperatur, under 130 grader, enligt rapporter från det australiska forskningsorganet Arena. Järnpartiklarna kan sedan separeras från vätskan i ett kontinuerligt flöde – det handlar inte om att skrapa av metall från en elektrod, utan om ett system byggt för löpande drift.
Elåtgången är lägre utan vätgassteget
Fortescues process väntas kräva cirka 3,2 miljoner wattimmar elektricitet per ton järn. Vätgasvägen kräver mer. En vätgasbaserad process behöver omkring 60 kilo vätgas per ton järn, och med realistiska systemförluster för komprimering, torkning och lagring landar den totala elanvändningen på 3,6 till 4,6 miljoner wattimmar per ton järn. Skillnaden beror på att varje mellansteg – vätgasproduktion, komprimering, lagring – förbrukar elektricitet.
Den lägre elanvändningen gör att produktionskostnaden väntas hamna runt 550 australiska dollar per ton järn, jämfört med cirka 660 australiska dollar för vätgasbaserat järn. Det innebär att den elektrokemiska processen väntas bli ungefär 20 procent billigare än vätgasvägen.
En annan fördel är att Fortescues metod fungerar med den järnmalm som redan bryts i Pilbara-regionen, med en järnhalt på 56 till 58 procent. Vätgasbaserad reduktion kräver normalt malm med högre järnhalt, vilket innebär att Pilbaras malm först måste uppgraderas – ett ytterligare steg som kostar pengar och energi.
Fraktekonomi spelar också in. Järnmalm med 58 till 62 procent järnhalt innebär att man skeppar 1,6 ton sten för varje ton järn. Resten är restmaterial som fraktas över havet och sedan slängs som slagg. Att i stället skeppa färdigt metalliskt järn minskar fraktvolymen. Den skillnaden växer när sjöfartsbränslen blir dyrare genom koldioxidpriser.
EU:s koldioxidgränsskatt, CBAM, kan göra Fortescues järn lönsamt. Konventionell masugnsbaserad järnproduktion släpper ut cirka 2,2 ton koldioxid per ton järn. Vid ett koldioxidpris på 250 euro per ton – den nivå som EU:s riktlinjer pekar mot för mitten av 2030-talet – blir koldioxidkostnaden 550 euro per ton högutsläppsjärn. Fortescues utsläppsfria järn skulle slippa den kostnaden, och därmed vara prismässigt konkurrenskraftigt trots högre produktionskostnad.
Det finns risker. Processen måste bevisas i stor skala. Hantering av partiklar och alkalisk vätska, elektrodernas hållbarhet och tolerans för föroreningar i malmen – allt detta återstår att visa i full drift. Även Boston Metal arbetar med liknande utmaningar i sin smältelektrolysprocess. Vägen från pilotanläggning till produktion av miljontals ton per år är lång.
Vad har det för betydelse
Den elektrokemiska metoden tar bort hela vätgaskedjan – produktion, komprimering, lagring och distribution – och ersätter den med ett enda steg där elektricitet gör jobbet direkt. Om den kan skalas upp innebär det att gruvor med tillgång till billig elektricitet från solenergi och vindkraft kan exportera färdigt järn i stället för malm, och att länder med stigande koldioxidpriser får tillgång till ett utsläppsfritt alternativ som inte kräver en helt ny vätgasinfrastruktur.
