النرويج هي أكبر منتج في أوروبا للألمنيوم والسيليكون تعد صناعة المعادن واحدة من أهم الصناعات التصديرية في البلاد، ولكنها مسؤولة أيضًا عن 10% من انبعاثات ثاني أكسيد الكربون.
تحتاج النرويج بشكل عاجل إلى خفض مستويات انبعاثاتها في طرق الإنتاج الحالية من أجل الوصول إلى أهدافها المناخية.
تخلص من الكربون
حصلت NTNU على براءة اختراع لعملية صناعية ستزيل جميع الانبعاثات المباشرة لثاني أكسيد الكربون وأكسيد النيتروجين، تم تسمية العملية باسم SisAl.
الكوارتز هو المادة الخام في كل من عملية الصهر التقليدية وطريقة سيسال، مع التكنولوجيا الحالية، يتشكل ثاني أكسيد الكربون عندما يتفاعل الكوارتز مع الكربون، بدلاً من الكربون، تستخدم عملية SisAl الألومنيوم كعامل اختزال، وبالتالي تجنب تكوين ثاني أكسيد الكربون .
تقول ماريا والين، باحثة المواد في NTNU من الناحية التكنولوجية، نعتقد أنه لا يوجد شيء يقف في طريق إنتاج السيليكون على نطاق صناعي باستخدام الطريقة الجديدة، وهي موفرة للطاقة”.
عملية SisAl طاردة للحرارة، مما يعني أن التفاعل بين الكوارتز والألمنيوم يطلق طاقة، طريقة اليوم ماصة للحرارة، وتحتاج إلى إضافة الطاقة لتقليل الكوارتز، يستخدمSisAl ثلث استهلاك الطاقة لكل طن من السيليكون النهائي.
تستخدم التقنية التقليدية 85% إلى 92% من الكوارتز الذي يوضع في الفرن. يستخدم SisAl 97٪ إلى 99٪ لأن العملية يمكن أن تستخدم أيضًا الكوارتز في شكل مسحوق.
شاركت والين والبروفيسور جابرييلا ترانيل في تنسيق مشاريع الاتحاد الأوروبي الكبيرة SisAl Pilot و SisAl Slag، التي تقودها NTNU طور اثنان وعشرون شريكًا في البحث والصناعة في أوروبا وجنوب إفريقيا العملية بناءً على براءة اختراعNTNU.
تم نشر نسخة من البحث في مجلة SSRN Electronic Journal، حيث تم إجراء عشرات الاختبارات التجريبية في مركزElkem التجريبي في Fiskaa في كريستيانساند، وفي مسبك Fundiciones Rey في إسبانيا.
تقول والين إن طريقة SisAl لها عدد من المزايا الأخرى، بالإضافة إلى إزالة جميع الانبعاثات المباشرة لثاني أكسيد الكربون وأكاسيد النيتروجين وتوفير الطاقة، ستستخدم عملية تصنيع السيليكون الجديدة الخبث والخردة من صناعة الألمنيوم.
يمكن أن تستخدم عملية SisAl الخبث كعامل اختزال في إنتاج السيليكون. الأمر نفسه ينطبق على خردة الألومنيوم الرقيقة، على سبيل المثال من تغليف المواد الغذائية.
كما تقول والين، تخلق عملية SisAl أيضًا خبثًا ، مثل أكسيد الكالسيوم وأكسيد الألومنيوم، لكن هذه المواد مطلوبة من قبل صناعة الصلب، كما أن عملية الصهر الجديدة تستفيد بشكل أفضل من المواد الخام، لأنه يمكن استخدام الكوارتز الناعم (“الغرامات”) في العملية التقليدية، يجب إزالة الغرامات.
الاقتصاد الدائري
قالت والين: “التحدي الذي نقضيه معظم الوقت في الوقت الحالي هو إنشاء نموذج عمل دائري يشمل الصناعات المعدنية، نرى فرصًا كبيرة للتآزر الذي من شأنه أن يفيد البيئة والاقتصاد”، وأضافت “نحن نتطلع إلى استخدام أفضل للمواد الخام، ولإيجاد أقل انبعاثات ممكنة، واستهلاك أقل للطاقة، وإعادة الاستخدام القصوى، وأقل قدر ممكن من النفايات، حجم الضريبة التي تفرضها السلطات على انبعاثات ثاني أكسيد الكربون هو بالطبع أيضًا عامل في.
الخطوات التالية
يتم إنتاج السيليكون بواسطة Elkem وWackerفي النرويج. يعتقد Wallin أن مصاهر السيليكون اليوم يمكن أن تستخدم تقنية SisAl دون استثمارات كبيرة كمكمل أو بديل جزئي للإنتاج الحالي، يتم بناء مصنع تجريبي لإنتاج SisAl في جنوب إفريقيا كجزء من مشروع الاتحاد الأوروبييعتبر والين هذا علامة فارقة قبل الإنشاء النهائي لمنشأة على نطاق صناعي.
يهدف الاتحاد الأوروبي إلى تحقيق الاكتفاء الذاتي
حدد الاتحاد الأوروبي السيليكون كمعدن بالغ الأهمية، يتمتع السيليكون بخصائص أشباه الموصلات، وهو مادة مهمة في لوحات الدوائر والخلايا الشمسية وجميع الأجهزة الإلكترونية.
السيليكون، في سبائك الألمنيوم، هو أيضًا جزء من العديد من المواد اليومية التي نستخدمها اليوم، تمثل الصين ثلثي إنتاج السيليكون في العالم.
يبلغ الإنتاج العالمي من الألمنيوم 60 مليون طن متري، إنتاج السيليكون 12 مليون طن متري. تنتج أوروبا أقل من نصف احتياجاتها، يحرص الاتحاد الأوروبي على أن يصبح أكثر اكتفاءً ذاتيًا في المعادن الرئيسية، والتي أصبحت أولوية رئيسية منذ غزو أوكرانيا.
تعتقد المفوضية الأوروبية أيضًا أن صناعات السيليكون والألمنيوم والسبائك الحديدية معرضة لخطر الانتقال إلى بلدان منخفضة التكلفة نظرًا للمتطلبات البيئية الأكثر صرامة في أوروبا، يتم تصدير خردة الألومنيوم سنويًا من أوروبا لتصل قيمتها إلى 600000 طن متري، يهدف الاتحاد الأوروبي إلى التخلص التدريجي من هذه الصادرات لتجنب فقدان المواد الخام القيمة.
النرويج في موقع الحلم
بفضل الطاقة الكهرومائية، يعد إنتاج المعادن النرويجي من بين أنظف المعادن في العالم. أيسلندا في نفس الفئة بسبب طاقتها الحرارية الأرضية والطاقة الكهرومائية.
“النرويج في وضع فريد لتكون قادرة على إنتاج السيليكون والألمنيوم بطرق أكثر صداقة للبيئة مما هو عليه اليوم، بالنسبة للسيليكون، أعتقد أننا قريبون من التحول التكنولوجي، يحدث الكثير أيضًا في صناعة الألمنيوم، وفي الوقت نفسه، فإن إمكانات الإنتاج الأنظف واستخدام الموارد بشكل أفضل تكون أكبر عندما يمكن أن تعمل صناعتان مهمتان معًا “.
وقالت “تتمتع النرويج أيضًا بميزة النقل لمسافات قصيرة بين منشآت الصناعتين، نعتقد أن عملية SisAl يمكن أن تحل تمامًا محل الطريقة الحالية، لكنها ستستغرق وقتًا على الأرجح”.
