Vety, kierrätys ja tekoäly muuttavat eurooppalaista terästuotantoa

Vety korvaa hiiltä, romua käytetään enemmän, tekoäly etsii valuvikoja ja terästehtaiden kuonakasoista löydetään kriittisiä raaka-aineita. Oulun yliopisto on mukana useissa eurooppalaisissa hankkeissa, jotka ratkovat vähäpäästöisen teräksen valmistuksen pullonkauloja. (kuva: Pexels / Kateryna Babaieva)

Euroopassa suuret investoinnit vähäpäästöiseen terästuotantoon ovat hidastuneet korkeiden kustannusten, energian hinnan, raaka-aineiden saatavuuden, teräksen maailmanlaajuisen ylituotannon sekä päästöjä rajoittavan lainsäädännön epävarmuuden vuoksi. 

”Eurooppalainen terästuotanto on laajassa murroksessa. Terästeollisuuden seuraava kehitysaskel ei ole yksittäinen läpimurto eikä tarkoita esimerkiksi pelkästään vedyn käyttöä. Se koostuu monista samanaikaisista muutoksista, joissa uudet energiaratkaisut, kiertotalous ja digitalisaatio kytkeytyvät toisiinsa. Ne ratkaisevat, kuinka nopeasti vähäpäästöinen terästuotanto voi yleistyä Euroopassa”, sanoo professori Timo Fabritius Oulun yliopiston prosessimetallurgian tutkimusyksiköstä. ”Ensimmäisenä muutoksia ollaan aidosti viemässä teolliseen mittakaavaan Suomessa ja Ruotsissa.” 

Tuotanto ei voi jatkossa perustua vain parhaaseen malmiin ja puhtaimpaan romuun. Siksi Euroopan terästehtaat ovat muuttumassa raaka-aineiden kiertotalouskeskuksiksi. ”Terästehtaiden kuonat sisältävät merkittäviä määriä raaka-aineita, joiden hyödyntämispotentiaali on osin vielä käyttämättä”, sanoo professori Ulla Lassi Oulun yliopiston kestävän kemian tutkimusyksiköstä. 

Jatkossa teräskuonista pyritään ottamaan talteen esimerkiksi EU:n kriittiseksi raaka-aineeksi luokittelema vanadiinia ja samalla vähentämään EU:n tuontiriippuvuutta.  

Teräs on teoriassa hyvin kierrätettävää. Käytännössä kierrätysraaka-aineiden koostumus on aina selvitettävä ja esimerkiksi kuparin ja sinkin kaltaiset haitta-aineet hallittava, jotta tuotettavan teräksen laatu voidaan varmistaa.  

Pian pilotoidaan myös maailman mittakaavassa ainutlaatuisia vetypelkistyksellä tuotettuja teräsjauheita vaativien työkaluosien 3D-metallitulostukseen. Haasteena on saada uudet ratkaisut toimimaan tehokkaasti käytännössä teollisessa mittakaavassa. Uusissa tutkimushankkeissa etsitään ratkaisuja, jotka varmistavat vähäpäästöisen eurooppalaisen teräksen kilpailukyvyn tulevina vuosina. Oulun yliopisto johtaa ja osallistuu useisiin 3–4-vuotisiin EU-rahoitteisiiin hankkeisiin osuuksilla, jotka vaihtelevat 140 000 eurosta kahteen miljoonaan euroon.  

Käytännön ratkaisuja terästeollisuuteen tutkimushankkeilla: 

• Vety korvaa hiiltä. ARES, S2TARSTEEL- ja HyComAt -hankkeissa kehitetään vetypohjaista valmistusta, jolla voidaan korvata perinteisiä hiileen perustuvia valmistusmenetelmiä ja vähentää terästuotannon hiilidioksidipäästöjä merkittävästi.  

• Romua käytetään enemmän. ESCALATE-hankkeessa kehitetään tapoja hyödyntää nykyistä enemmän heikkolaatuista kierrätysromua ja poistaa epäpuhtauksia kuten kuparia ja sinkkiä. 

• Kuonasta otetaan talteen arvokkaita aineita. ECONOVA-hankkeessa tutkitaan, kuinka terästuotannon kuonista voidaan erottaa kriittisiä raaka-aineita, kuten vanadiinia sekä muita arvokkaita raaka-aineita.   

• Teräksestä tehdään 3D-tulostusmateriaaleja. S2TARSTEEL-hankkeessa kehitetään tuotantoketjua, jossa rautarikasteista valmistetaan vetypelkistyksen avulla teräsjauheita, joita käytetään vaativien työkaluosien 3D-tulostuksessa.  

• Tekoäly etsii valuvikoja. NextGenCAST-hankkeessa kehitetään tekoälyyn, mittauksiin ja prosessimalleihin perustuvia järjestelmiä, joilla teräksen laatuongelmia voidaan ennakoida jo tuotannon aikana.