Nullutslipps elektrolyseteknologi for primæraluminium

Konvensjonell produksjon av primæraluminium er avhengig av Hall-Héroult-prosessen, som forbruker karbonanoder under elektrolytisk reduksjon av aluminiumoksid (alumina), noe som genererer direkte utslipp av karbondioksid. I tillegg fører produksjonen av forbruksanoder til betydelige prosessutslipp. For å redusere industriens karbonavtrykk i tråd med globale klimamål, kreves en radikal omlegging av de kjemiske reduksjonsmekanismene, der karbon holdes utenfor den primære elektrolysecellen eller inngår i lukkede materialstrømmer.

Kjemisk prosessarkitektur og lukket kretsløp
Hydro har nå oppnådd sin første metallproduksjon basert på den proprietære HalZero-elektrolyseteknologien ved sitt teknologisenter på Herøya i Porsgrunn. Utviklingsløpet, som har pågått siden 2016 i samarbeid med forskningsmiljøene NTNU og SINTEF, tar sikte på å erstatte den tradisjonelle produksjonsprosessen patentert i 1886.

Den termokjemiske arkitekturen i HalZero skiller seg fra konvensjonell elektrolyse ved at alumina (aluminiumoksid) først omdannes kjemisk til aluminiumklorid. Dette kloridet mates deretter inn i elektrolysecellen. Klor og karbon holdes i strengt lukkede kretsløp i prosessanlegget. Ved fullskala industriell drift er målsetningen at anlegget ikke slipper ut karbondioksid fra elektrolysen eller anodeproduksjonen, men i stedet avgir rent oksygen som restgass.

Testfasen på Herøya og veien mot industriell pilot
Testsenteret på Herøya ble etablert med finansiell bistand fra Enova, som i 2023 tildelte 141 millioner kroner til oppføring og operasjonell drift. Anlegget har vært i kontinuerlig testdrift siden januar 2026 for å validere de separate reaksjonstrinnene i halogenerings- og elektrolysekjeden.

I den nåværende uttestingen i Porsgrunn forekommer det fortsatt CO2-utslipp fra deler av prosesslinjen. Neste milepæl i teknologiløpet innebærer etablering av en industriell konseptpilot. Denne piloten skal integrere alle prosesstrinn – fra klorering og kloridrensing til metalltapping og gassgjenvinning – i ett sammenhengende, lukket produksjonsanlegg. Formålet med konseptpiloten er å fremskaffe de termodynamiske og driftstekniske dataene som er nødvendige for en eventuell storskala industriell utrulling.

Prosjektfinansieringen støttes av interne investeringer fra Hydro, tildelinger fra Enova, samt midler allokert gjennom klima- og energikoblingen i den nasjonale CO2-kompensasjonsordningen.

Tilleggskontekst
Denne delen beskriver tekniske spesifikasjoner og konkurrerende standarder som ikke var inkludert i den opprinnelige produktkunngjøringen.

I konvensjonell Hall-Héroult-elektrolyse reagerer karbonanodene elektrokjemisk med oksygenet i oppløst alumina ved cirka 960 °C, noe som teoretisk genererer omtrent 1,22 tonn CO2 per tonn produsert aluminium, og ofte mellom 1,5 og 2,0 tonn CO2 per tonn metall i praksis når anodestøping og celleavbrenning medregnes. Kloridbasert elektrolyse, historisk utforsket gjennom Alcoa Smelting Process (ASP) på 1970- og 1980-tallet, opererer ved en lavere elektrolysetemperatur (vanligvis 700–750 °C i smelter av litiumklorid og natriumklorid) med lavere cellereaksjonsspenning og vesentlig redusert spesifikt energiforbruk (ned mot 9,5 til 11 kWh/kg aluminium sammenlignet med 13 til 14 kWh/kg i moderne Hall-Héroult-celler). ASP ble imidlertid stanset primært på grunn av korrosjonsproblemer, håndtering av giftig klorgass og krevende kloreringskinetikk for alumina.

I det globale teknologikappløpet om avkarbonisering av primæraluminium benchmarkes kloridbaserte systemer som HalZero mot inerte anodeteknologier, fremst representert ved Elysis-samarbeidet mellom Alcoa og Rio Tinto. Elysis-metoden beholder en kryolittbasert fluoridsmelte, men erstatter karbonanodene med proprietære metallkeramiske (cermet) eller metalliske inerte anoder som slipper ut oksygen direkte ved cellereaksjonen. Mens inerte anoder krever høyere spenning per celle for å overvinne den termodynamiske spaltningsspenningen til alumina uten depolarisering fra karbon (noe som kan øke elektrisitetsbehovet med 10 til 15 prosent dersom ikke energitap reduseres), unngår HalZero dette ved å benytte en kloridrute. Utfordringen for kloridbaserte systemer ligger i å opprettholde 100 prosent gjenvinning av klorgass i et kjemisk lukket system, eliminere dannelse av klorerte hydrokarboner, samt sikre mekanisk holdbarhet for materialer som utsettes for smeltede kloridsalter over lang tids industriell drift.

Redigert av Romila DSilva, Induportals-redaktør, med AI-assistanse.