Genom att använda laserteknik kan skrotet på en återvinningsanläggning snabbt analyseras. Laseranalysen har tidigare varit anpassad för stål men nu vill forskaren Jonas Gurell utveckla tekniken även för aluminiumåtervinning. Nyligen besökte han Brasilen i syfte att etablera samarbete med brasilianska aktörer. På plats fanns även Vinnova och näringsminister Annie Lööf.
När aluminium framställs ur nytt material utgår man från mineralet bauxit som bryts i dagbrott och förädlas till aluminiumoxid. Från aluminiumoxiden framställs sedan aluminium genom smältelektrolys, som är en mycket energikrävande process. Om metallen däremot framställs från återvunnet aluminium kan energibesparingarna bli så stora som 95 procent, jämfört med tillverkning från nytt material. Aluminium kan återvinnas till 100 procent och incitamenten att arbeta med frågan är stora. Sedan några år tillbaka utvecklar Jonas Gurell, forskare på Swerea KIMAB, en laserteknik för analys och identifikation av olika material. LIBS, Laser Induced Breakdown Spectroscopy, kan användas i alla sammanhang där en snabb kemisk analys av ett material behövs. Tekniken innebär att en laserpuls träffar ytan på ett material, som lokalt hettas upp och sänder ut en liten ljuslåga.
Ljuset är karaktäristiskt för olika material och sänds ut med olika frekvens, beroende av materialets innehåll. En spektrometer fångar upp och analyserar ljuset och bestämmer sedan materialets kemiska sammansättning. En viktig tillämpning för tekniken är inom återvinning, om utrustningen monteras över det löpande bandet på en återvinningscentral kan bandets alla passerande skrotbitar snabbt och automatiskt analyseras innan de sorteras. Tekniken har tidigare varit anpassad för stål men under 2013 har ett projekt, stött av Stena Recycling och inriktat på aluminiumåtervinning, startats. Jonas Gurell besökte nyligen Brasilien, tillsammans med forskningsinstitutet Acreo Swedish ICT. Målet var att öppna för framtida samarbeten med brasilianska aktörer, inom området ”skrotanalys för förbättrad aluminiumåtervinning”.
– Vi har fått pengar för att bygga ett konsortium med brasilianska deltagare och förhoppningen är att konsortiet, efter resan, tillsammans ska lämna in en större ansökan för att starta ett flerårigt projekt. Tanken är att etablera tekniken och ge utvecklingen en skjuts genom att sprida den och involvera fler personer som driver på det, förklarar Jonas Gurell.
Nytt avtal
Jonas Gurell berättar att resan finansierades av Vinnova och ingår i deras nya satsning eco-innovation, vars mål är att bygga internationella samarbeten som är till nytta för svensk industri. Satsningens områden är kopplade till miljöinnovation och innefattar exempelvis materialåtervinning, vatten och hållbara byggprodukter. Anslagen är riktade mot samarbeten med Kina och Brasilien.
Den veckolånga resan bestod bland annat av studiebesök, företagspresentationer och olika diskussioner kring ämnet. Resultatet blev flera nya kontaktbildningar och den brasilianska branschorganisationen för aluminium, Abal, visade stort intresse för området.
– Alla var överens om att ökade analysmetoder för återvinning behövs, även om det var lite olika idéer om hur det ska användas beroende på hur deras industrier ser ut, berättar Jonas Gurell.
Resan avslutades med ett innovationsforum i Rio de Janeiro, där bland annat Vinnova och den brasilianska forskningsfinansiären Finep undertecknade ett samarbetsavtal. Avtalet slår fast ambitionen att hitta gemensamma win-win-situationer för samarbete mellan Sverige och Brasilien.
På plats i Rio de Janeiro fanns även näringsminister Annie Lööf. Hon var med vid undertecknandet och tycker att avtalet mellan Vinnova och Finep är väldigt positivt.
– Sverige och Brasilien har sedan länge ett gott samarbete och det nya avtalet som skrevs under är dels ett kvitto på det men också nya möjligheter för ett fördjupat samarbete mellan våra båda länder, säger näringsminister Annie Lööf.
Etablerad och pålitlig teknik
Bakgrunden till resan och till hela arbetet med LIBS sträcker sig tillbaka till 2004, då Stiftelsen för miljöstrategisk forskning, Mistra, tillsammans med Jernkontoret startade ett projekt för att utveckla en laserteknik som kunde analysera ett materials sammansättning. Arbetet var en del av det åttaåriga miljöforskningsprogrammet ”Stålkretsloppet”, där Swerea KIMAB var delaktigt. Lasertekniken utvecklades för järnbaserat skrot och flera lyckade fälttester utfördes. Idag är tekniken etablerad och pålitlig men har dock inte börjat användas för skrotsortering i kommersiellt syfte. Däremot är flera andra tillämpningar inom metall- och gruvindustrin aktuella, till exempel i förbränningsanläggningar eller som onlineanalys av malmer för att mäta dess kemiska innehåll. Tekniken används också i geologiska tillämpningar. Nasas rymdsond ”Curiosity”, som sedan augusti 2012 residerar på planeten Mars i syfte att analysera planetens jord och berg, är utrustad med en LIBS.
En av anledningarna till att LIBS inte används kommersiellt vid stålåtervinning är att frågan om hur det LIBS-analyserade skrotet ska sorteras inte ännu är helt löst. När det gäller aluminium behöver tekniken också utvecklas ytterligare för att bättre anpassas till analys av aluminium.
Framtidens utmaningar
För att tekniken ska kunna utnyttjas för aluminiumanalys behöver bland annat mjukvaran justeras, i dagsläget är den skräddarsydd för stålanalys. Själva utrustningen måste också ses över.
– Vi behöver bland annat titta på hur instrumentet ser ut. Aluminiumåtervinning ser inte riktigt ut som stålåtervinning, stål analyseras på ett löpande band medan aluminium ofta bygger på handsortering på öppna skrotgårdar där materialet ligger i högar. Kanske ska det vara en bärbar utrustning vid aluminiumåtervinning, funderar Jonas Gurell.
Jonas Gurell fortsätter, och förklarar att aluminium idag sorteras och återvinns genom en sorteringsteknik som bygger på att metallen är omagnetisk. Det betyder att vid sorteringen hamnar alla olika legeringar av aluminium i samma behållare, vilket gör det omöjligt att exakt veta vad metallskrotet innehåller. Förutom de direkta tillämpningarna vid återvinningen, som att kunna göra snabba analyser och så småningom även få en effektiv efterföljande sortering, är lasertekniken även en stor fördel när det gäller att få kunskap om materialets innehåll.
– Tillverkare vill veta vad skrotet som de köper innehåller. De vill kunna hålla koll på att man inte får in några föroreningar i det nya materialet som man sedan tillverkar, säger Jonas Gurell.
Han berättar också att tekniken egentligen inte är något nytt, men att det främst är under de senaste åren som den har fått stort genomslag.
– Det beror mycket på att man börjat titta på industriella tillämpningar i stället för att arbeta på grundforskningsnivå. Och dessutom har man fått tekniska hjälpmedel så att man kan bygga utrustningen till ett vettigt pris, berättar Jonas Gurell.
Jonas Gurell hoppas nu att resan i förlängningen kommer att bidra till att återvinningen av aluminium fortsätter vara en prioriterad och stor fråga. Att samarbeten leder till nya projekt och att nya projekt leder till långsiktig utveckling inom återvinningsbranschen.
