Kan norsk silisiumproduksjon bli utslippsfri?

Kvarts er en viktig råvare for silisiumproduksjon, og Karin Fjelstad Jusnes’ forskning går blant annet ut på å undersøke hvordan ulike typer av mineralet oppfører seg når det blir varmet opp til temperaturer som brukes i silisiumproduksjon. Bildet viser hvordan tre ulike typer kvarts ser ut etter oppvarming til 1500°C. Se videoklipp fra et slikt forsøk nederst i artikkelen. Foto: Karin Fjelstad Jusnes
Silisium er kanskje ikke et ord du bruker hver dag, men det er et stoff som finnes i en rekke gjenstander du omgir deg med. Smarttelefoner, datamaskiner, betong, aluminiumslegeringer, medisinsk utstyr, solceller, sand og silikonformer til muffins inneholder alle silisiumatomer i en eller annen form. Med andre ord er silisium avgjørende for vårt høyteknologiske liv.
For hvert tonn silisium som produseres trengs det omtrent samme mengde karbon. Produksjonen fører til dannelse av CO2. Det kommer man ikke utenom. I dag slippes CO2 gassen ut i atmosfæren og bidrar til drivhuseffekten og menneskeskapte klimaendringer. I fremtiden ønsker man å finne løsninger som reduserer, eller enda bedre, fjerner utslippene av CO2.
Produksjon av silisium
For å produsere silisium trenger man kvarts. Det består av silisiumatomer og oksygenatomer. For å få tak i selvstendige silisiumatomer må man tilsette karbonatomer som kan binde seg til oksygenatomene. Dette skjer i en silisiumovn. I korte trekk kan produksjonsprosessen forklares slik:
- Kvarts og ulike karbonmaterialer puttes oppi en ovn
- Energi tilføres prosessen gjennom karbonelektroder for å øke temperaturen til rundt 2000°C
- En rekke kjemiske reaksjoner skjer
- Flytende silisium kan tappes fra ovnen, mens CO-gass er biproduktet
- CO-gassen brenner på toppen av ovnen når den kommer i kontakt med oksygen og CO2 blir dannet. Denne gassen slippes ut
Figuren under viser hvordan atomene omorganiserer seg slik at silisiumatomet kan eksistere fritt uten å ha oksygenatomer bundet til seg.

