Den nesten liturgiske prosesskunnskap som tyssedølene har bygget opp siden aluminiumen forsvant, har lenge imponert i metallurgiske miljøer. Tizir Titanium & Iron produserer noe av markedets mest eksklusive råjern, og har lagt sin ilmenittforskning helt i verdenstoppen.

Så
istedenfor å klatre opp til fjellhyllen Trolltunga på 1100 meters
høyde kunne turistene like gjerne blitt igjen på kaia i Tyssedal,
der nøyaktig like mange grader smelter kull og ilmenittmalm i en
like spektakulær fremspringende industriprosess.

Tyssedalsprosessen
er et kjemisk-metallurgisk begrep som skiller seg fra andre
metallprosesser ved at den foregår i to trinn. Først trekkes
oksygenet ut av malmen ved hjelp av kull i en unik
forreduksjonsprosess i en rotasjonsovn.

Ulempen
er at mens ilmenitten blir mer metallisert så forsvinner karbonet og
oksygenet ut i det blå som CO₂.

Hydrogenbasert smelteverk

Tizirs
plan er derfor å skifte ut det meste av kullet og koksen mot grønt
hydrogen (H2) fra elektrolyse av vann. Da kuttes utslippene med 90
prosent, men det krever også at store deler av smelteverket og
kaiområdet bygges om med ny produksjonslinje og hydrogenfabrikk.

–
Vi
forbereder oss på en helt ny hydrogenbasert smelteverksteknologi som
aldri tidligere er gjort på ilmenitt, sier Stian Seim,
avdelingsleder for forskning og utvikling.

I
Tyssedalsprosessens andre trinn føres det metalliserte
halvfabrikatet videre til smelting i en elektrisk lysbueovn. Det er
derde
metallurgiske «seremoniene» skjer.

Hvert
år produserer Tizir 230000 tonn titanslagg med rutil,som
er navnet på det ettertraktete mineralet med titandioksid (TiO2) og
et par prosent jern.

Kompetansen er nøkkelen

–
Det er
titandioksidet som er poenget, det er den alle vil ha som hvitt
pigment i alt fra tannkrem til maling, sier Stian Seim.

I
tillegg raffinerer Tizir fram 110000 tonn med legeringer av
høykvalitativt spesialråjern for spesialstøperier som lager
titansterke spesialprodukter, for eksempel spesialnav til
vindkraftverk. Ordet «spesial» brukes mye i Tyssedal.

Stian
Seim er en av spesialistene med doktorgrad i metallurgi fra NTNU, men
han er ikke alene. Blant smelteverkets 180 ansatte finnes i dag tre
doktorgrader, 14 masterutdanninger, 12 bachelorer og 101 med fagbrev.

Det
er også Tizirs langvarige satsing på elektrokjemisk spisskompetanse
er nøkkelen til den hydrogenbaserte «Tyssedalsprosessen 2.0».

–
Hvis det
skal kunne skje,
må det roterende forreduksjonsanlegget erstattes med en fluidisert
prosess med hydrogen. Det har tidligere vært brukt på jernmalm,
men aldri i ilmenitt, sier Stian Seim.

På
laboratoriet arbeider også Stephen Lobo som har doktorert på
reduksjon av ilmenitt, blant annet ved hjelp av hydrogen som
reduksjonsmiddel.

Hydrogenets farge

Rent
kjemisk spiller det mindre rolle hvilken «farge» hydrogenet har.
«Blått H2» stammer fra reformering av naturgass, slipper ut CO₂ og
er avhengig av karbonfangst
og -lagring eller -bruk (CCS
eller CCU)
for å bli karbonfritt.

Tizirs
plan er å bruke grønt hydrogen fra et 50 MW elektrolyseanlegg som
skal bygges på kaien mellom kraftstasjonen og smelteverket.

En
samtalepartner er hydrogenutviklingsselskapet Greenstat som 2015
inngikk en intensjonsavtale med Sunnhordland Kraftlag om leveranser
av 1,5 GWh fornybar kraft per dag ved fullskala hydrogenproduksjon på
30 tonn per dag.

Testet i Tyskland

I
dag finnes det ikke store tekniske hinder i vegen for
hydrogenrevolusjonen i Tyssedal, men ting tar allikevel tid. I
2016
resulterte et brudd på smelteovnens elektrode til en gassbrann som
medførte ødeleggelser på kabler og annet brennbart.

Produksjonsstansen
skrudde omstillingen noen hakk tilbake.

På
den annen side har benkeskalatester på et uavhengig laboratorium i
Tyskland nå gitt tommelen opp for at den nye Tyssedalsprosessen kan
begynne oppskaleringen.

Kan doble på sikt

Ingen
stiller heller lenger spørsmål ved omstillingens langsiktige
økonomiske bærekraft, selv om de totale investeringene havner over
7 milliarder kroner inklusive enda en smelteovn.

–
Overgangen
til hydrogen vil på sikt senke driftskostnadene og øke
produksjonskapasiteten. Analyser viser at vi nesten kan tredoble
titanoksidproduksjonen til 655 000 tonn per år, sier Nils Johan
Ystanes, kommunikasjonsansvarlig i Tizir.

Energieffektiv prosess

En
annen driftsøkonomisk effekt når den roterende ovnen i
forreduksjonen erstattes av en mykere fluidisert gassprosess,
er at det gir en energieffektivisering som andre bare kan drømme om.
For Tizir kan 40 prosent av energiforbruket forsvinne.

En
av de prosesstekniske «hemmelighetene» bak dette er at ilmenitt som
er forredusert i en fluidisert prosess kan mates varmt over til
smelteovnen, i stedet for kaldt som i dagens prosess. Da kan man
spare inn mye på oppvarming. Allerede i første omstillingsfase (av
fire) ligger potensialet på 22 GWh årlig redusering.

Karbonfrie produkter

Jokeren
i ermet er globalt økende priser på utslippskvoter,
som stadig fler markedsanalytikere mener kommer til slå beina under
klimauvennlig industri.

I
Tyssedal gir prat om fabrikknedleggelser også et eget deja vu, da
man i 1983 satt med en aluminiumsfabrikk full av 50
år gammel teknikk. Den ble revet, og opp av asken steg Tizir.

–
I dag er vi
overbevist om at Tizirs spisskompetanse vil gi store markedsfordeler
når vi får minimalt CO₂-avtrykk fra våre produkter, sier Nils
Johan Ystanes.

Eramet kjøpte alt

De
store trekkene i Tizirs hydrogenstrategi ble lagt av tidligere daglig
leder Harald Grande, som mente at den nye strukturen i en
overgangsperiode også må fungere parallelt med dagens kullbaserte
anlegg. Selv om tidsplanen er blitt litt bevegelig så er retningen
fremdeles den samme, påpeker Ystanes, ikke minst fordi eierkonsernet
Eramet tydeligere enn noensinne står bak den teknologiske
omstillingen.

Ifølge
administrerende direktør Per Øyvind Sævartveit er medarbeidernes
unike spesialkunnskap og selskapets kreative klimaplaner en
hovedårsak til at Eramet overtok som heleier i 2018.

Malm fra Afrika

Ti
år tidligere hadde fabrikken i Tyssedal nærmest hengt med på
kjøpet av Tinfos mangansmelteverk i Kvinesdal, men i dag er
titanmarkedet voksende og overtakelsen av Tizir «et riktig grep i
rett tid», ifølge Eramets egen pressemelding.

Det
er for øvrig den tidligere deleieren Mineral Deposits, nå også en
del av Eramet, som har bidratt til den siste stavelsen i TiZir
på grunn av sin utvinning av metallet zirkon. Det anlegget ligger i
Senegal, der Tizir også produserer ilmenitt som fraktes direkte med
båt til kaien i Tyssedal.

Norsk metallforskning

Samtidig
er «titanspissen fra Tyssedal» en viktig del i et større norsk
kollektiv av ferrolegeringsbedrifter som ved hjelp av gass vil kappe
karbonet av jern, silisium og mangan. Sammen med Elkem, Eramet,
Finnfjord og Wacker er TiZir med i SINTEF/NTNUs forskningsprosjekt
KPN Redusert CO₂-utslipp i metallproduksjon.

Målet
er 30 prosent lavere CO₂-utslipp
i
2030 og null utslipp i 2050. Prosjektet finansieres av deltakerne og
Forskningsrådet, og handler også om biogass, i tillegg til
hydrogen.

Ulike metoder

Ifølge Norsk Industris Veikart for prosessindustrien vil Tizirs teknologi være «mulig å overføre til annen produksjon og andre bransjer», men det handler ikke om å lage blåkopier av Tyssedalsprosessen, påpeker Stian Seim.

–
Prosessene
for mangan, silisium og ferrosilisium har ikke egne enheter til
forreduksjon. Der går malmen direkte inn i smelteovnen, sier Stian
Seim.

–
Når du
kommer ned i detaljene,
så krever hver enkelt prosess sin egen metode. Ilmenitt har helt
egne regler.

Oppgradert ovn

Potensialet
til kompetanseoverføring vokser imidlertid om man løfter blikket
bort fra partiklene. For en tid siden ble smelteovnen oppgradert med
støtte fra Enova til å møte hydrogenteknologien og moderne
miljøkrav, erfaringer som også kan brukes av andre.

Tizir
har utviklet en helt ny ovn med vannkjølt kobberhvelv og nytt
styringssystem for økt varmebelastning, noe som gir 15 prosent mer
smeltekapasitet enn tidligere.

Norsk
Energi har blant annet bidratt med risikoanalyser og
sikkerhetsrådgivning på spesialområdet smelteovnsgasser.

Regjeringens hydrogenstrategi

At
ferrolegeringsindustrien nå står fremfor store ombygginger av
produksjonsprosessene,
øker også presset på virkemiddelapparatet, mener Nils Johan
Ystanes. Industripolitikken må våge å støtte opp om store
prosjekter med høyt verdiskapingspotensial.

I
skrivende stund ferdigstiller regjeringen en ny nasjonal
hydrogenstrategi som han håper skal få en tydelig realpolitisk
tilnærming.

–
Vi mangler
konkrete tiltak for å fremme hydrogenets potensial i
prosessindustrien, så det er veldig positivt at regjeringen nå vil
vise hva som må til for at bedrifter så raskt som mulig kan
konvertere til hydrogen, sier Nils Johan Ystanes.