Föreläsning 6 hållbarhet av metaller Flashcards
Vart används metaller?
- Konstruktionsindustrin
- Elektronik
- Maskiner
- Medecin
- Övrigt
Hur mycket påverkar metallproduktion klimatet?
Produktionen av metall står för 40% av alla indiustriella växthusgaser
Metaller står för 10% av världens energikonsumtion
Hur ser stålproduktionen ut?
Ironmaking - steelmaking - secondary mettalurgy - finnishing
Vilka är de två huvudkategorierna för metallmaterials hållbarhet och vad innebär de?
De två huvudkategorierna är direkt hållbarhet och indirekt hållbarhet. Direkt hållbarhet handlar om att minska miljöpåverkan från syntes och tillverkning av metaller och legeringar, som exempelvis utsläpp av kol, energianvändning och avfall. Indirekt hållbarhet handlar om de hållbarhetseffekter som metaller möjliggör genom sina egenskaper när de används i produkter eller processer.
Beskriv kortfattat stegen i metallers livscykel.
Livscykeln innefattar först råmaterialutvinning (järnmalm eller skrot). Därefter omvandlas råmaterialet till smält metall (stålverksprocesser som masugn eller elektrisk ugn). Den smälta metallen gjuts och stelnar till halvfabrikat. Slutligen formas halvfabrikaten till färdiga produkter, eventuellt med värmebehandling.
Varför bidrar stålproduktionen till så höga koldioxidutsläpp?
Stålindustrin bidrar till höga koldioxidutsläpp främst på grund av användningen av kol som reduktionsmedel i masugnsprocessen, vilket genererar stora mängder CO2. För varje ton stål som produceras genereras ungefär två ton koldioxid.
Nämn några metoder för en mer hållbar stålproduktion som kan minska koldioxidutsläppen.
Exempel på metoder inkluderar användning av fossilfria reduktionsmedel som vätgas, elektrifiering av primär syntes, och användning av högre andel skrot i sekundär syntes. Direkt reduktion med vätgas och vätgasbaserad plasmateknik i elektriska ugnar är också lovande alternativ.
Vilken är den största fördelen med att återvinna aluminium jämfört med primärproduktion?
Den största fördelen är den enorma energibesparingen på upp till 95% vid smältning av skrot jämfört med att tillverka aluminium från bauxit via elektrolys. Detta leder också till en minskning av de produktionsrelaterade växthusgasutsläppen med 95%
Vad är riskerna med omställninge till en massiv elproduktion?
Många av dagens hållbara lösningar till elproduktion som tille xempel vindkraft kräver sällsynta metaller. Dessa utvinns idag inte hållbart vilket inte är bra. Hållbarheten för metallerna i dagens hållbara energisystem måste förbättras.
Vad är nackdelen med återvinning av aluminium?
nackdelen med återvinning av aluminium är att det är väldigt känsligt för renlighet, det vill säga små mängder av andra metaller gör att aluminium förlorar sina mekaniska egenskaper
Har vi tillräckligt med metaller för rena teknologier (batterier, vindkraft, solkraft)?
Metallbrist kan bli ett problem:
- Om vi ska ersätta fossila bränslen med el och batterier kommer det att krävas stora mängder koppar nickel, kobolt, litium och grafit
- Beräkningar visar att vid en massiv elektrifiering är behovet av bland annat litium och kobolt större än dagens globala reserver
Livslängden
- Teknologier som batterier och vindkraft har en begränsad livslängd och måste för eller senare återvinnas, vilket inte hanteras optimalt idag
Hur ser hållbarheten för koppar ur?
Koppar är en nyckelmetall för elomställningen av transport, energitillgång och industri
återvunnet koppar står för 1/3 av behovet
koppar har en väldigt lång livslängd (50 år)
Vad finns det för utmaningar kopplat till återvinning av metaller?
Utmaningarna inkluderar att produkterna ofta innehåller många olika metaller i en och samma komponent, vilket gör dem svåra att separera och därmed återvinna effektivt. Vattenkokaren innehåller till exempel rostfritt stål, nickel-kromlegering och koppar.
Hur ska vi förenkla återanvändandet av metaller?
- Designa för nedmontering så delar kan ersättas
- Designa så det är lätt att återvinna
- Designa så det är: easy to repair, profitable, Recyclable
Hur kan man återvinna litiumbatterier?
- Hydromettallurgi
- Pyrometallurgi
- Direkt fysisk återvinning
- elektro hydro metallurgi
- bio hydrometallurgi
Vad är hydrometallurgi?
I hydromettalurgi löses metallerna upp i en vätska och återvinns som metallföreningar (salter)
Denna metod är mindre energikrävande än pyromettalurgi men producerar stora mängder sulfatavfall som kan utgöra en miljörisk
Litiumåtervinningen är inte särskilt effektiv med denna metod
Vad är pyrometallurgi?
I pyrometallurgi värms batterinerna till ca 1400 grader vilket gör att metaller som nickel, kobolt, järn och litium kan återvinnas
Dock är denna metod mycket energikrävande och förbrukar stora mängder fossila bränslen och genererar betydande mängder farliga utsläpp, såsom flourföreningar och koldioxid
Vad är elektro-hydrometallurgi?
elektro-hydrometallurgi är en mer hållbar metod som kombinerar hydrometallurgi och elektrolys för att selektivt återvinna metaller som kobolt, nickel och litium i sin rena form.
Kräver mindre energi, genererar mindre avfall och har högre metallåtervinningsgrad än andra metoder, vilket gör den mer hållbar.
Vad är Bio-hydrometallurgi?
Använder biologiska agenter såsom bakterier och svampar för att utvinna metaller.
Detta är en mer miljövänlig metod som kan användas för att återvinna flera metaller samtidigt, men den är fortfarande under utveckling och har långsam processhastighet.
