Til hovedinnhold

Plettfri gjenvinning av lettmetall

Plettfri gjenvinning av lettmetall

Publisert 6. mai 2013

I Holmestrand får aluminiumskrap nytt liv – på energibesparende vis. Tilbake får Europa valsede plater av resirkulert aluminium som tåler å være "ytterklær" for bygninger.

I resirkulert stand gjør brukt aluminium tjeneste som fasademateriale på Romanias mest moderne og fasjonable fotballstadion. Foto: Pal Szilagyi-Palko / Demotix / NTB SCANPIX

Av Otto Lunder, seniorforsker, SINTEF, Kemal Nisancioglu, professor, NTNU, og Merete Hallenstvet, senior ingeniør, Hydro Aluminium.

Formelen for vellykket industriell forskning er langvarig arbeid, der stein legges på stein. Et mangeårig forskningssamarbeid mellom Hydro, SINTEF og NTNU, med uunnværlig støtte fra Forskningsrådet, er et godt eksempel på det.

Satsingen har bidratt sterkt til den tilliten resirkulert aluminium nyter som fasademateriale i Europa.

Nå forsker vi oss fram til hvordan kommende faser av gjenvinningseventyret skal håndteres.

Aluminiumplater på atomnivå: Gløtt under overflata til fasadeplater av aluminium. Datamodellen viser grenseflata mellom metallet og det overliggende oksidlaget som beskytter metallet mot rust. De grå kulene er aluminium-atomer, de røde er oksygen-atomer, og de lilla fremmedatomer. Fremmedstoffer finnes i alle aluminiumprodukter. Beregninger viser at den mest stabile posisjonen for store fremmedatomer er nettopp i grenseflata. Der er det best plass. Illustrasjon: SINTEF Materialer og kjemi

Sparer energi
Siden inngangen til 1990-årene har resirkulert aluminium vært viktig råstoff for valseverket til Hydro i Holmestrand.

Hit fraktes alt fra bygningsavfall i aluminium til brukte aluminiumkasseroller fra flere land i Europa.

Omsmelting av brukt aluminium krever kun fem prosent av energien som trengs til å framstille ny aluminium.

Resirkulering kan derfor redusere klimagassutslippet fra framstillingen med opptil 95 prosent.

Men det var ingen selvfølge at omsmeltet, brukt aluminium kunne bli til fjonge og plettfrie fasadeplater. For på 1980-tallet skjedde noe kjedelig på et prestisjebygg i Nederland.

Kosmetisk, men alvorlig problem
Bygget var blitt kledt med paneler – lagd i nyprodusert aluminium ved hjelp av metall-presser (ekstrudering).

Aluminium er kjent for å være rustfritt. Dette fordi et oksidlag legger seg på overflata umiddelbart etter framstillingen og beskytter metallet.

Men på ytterveggene til prestisjebygget i Den Haag rustet overflata likevel. Dette ga bobler i den overliggende lakken.

Problemet var kosmetisk og angikk verken byggets sikkerhet eller funksjon. Men det var ille nok.

Viktig kunnskap
Et påfølgende EU-prosjekt der SINTEF, NTNU og Hydro deltok, viste hvordan fasadematerialer av aluminium må forbehandles før lakkering. Med denne viktige kunnskapen forhindret aluminiumindustrien i Europa at "Den Haag-marerittet" gjentok seg.

I Norge forsket vi videre for å helgardere oss mot at kosmetisk rust noensinne skulle bli et problem for fasadeplater av resirkulert og valset aluminium fra Holmestrand. I disse studiene brukte vi transmisjonselektronmikroskop (TEM).

Her så vi at valsing deformerer det ytterste materiallaget i nanometer-skala (en nanometer er cirka det en fingernegl vokser per sekund) – og at dette kunne få det beskyttende oksidlaget til å glippe.

Valseverket i Holmestrand utviklet derfor en overflatebehandling som fjerner det deformerte laget.

Ringen er sluttet: Aluminium-skrap, omsmeltet hos Hydro i Holmestrand, er blitt til lekre fasader og tak på Romanias mest moderne fotballstadion – hjemmebanen til klubben CFR Cluj. Foto: Pal Szilagyi-Palko / Demotix / NTB SCANPIX

"Oppsamlingsbasseng" for sporstoffer
I TEM-studiene så vi også at det deformerte overflatelaget fungerer som et "oppsamlingsbasseng" for sporstoffer – ørsmå mengder av fremmedatomer som inngår i alle aluminium-materialer.

Vi så at dette økte risikoen for "kosmetisk rust".

Men med fjerningen av overflatelaget, fikk valseverket fjernet også denne faren.

Kompetansebyggende prosjekt
I alle aluminium-produkter finnes legeringsmetaller og sporstoffer.

Er innholdet av fremmedstoffer for høyt i forhold til hva skrapet skal bli i sitt neste liv, motvirkes dette ved at ny aluminium tilsettes under omsmeltingen.

Men hva med framtida?

Hva om energi- og ressursknapphet en dag gjør det nødvendig å redusere innblandingen av nylagde materialer? Kan det gi overflateproblemer for fasadeplater av resirkulert aluminium?

I et kompetansebyggende prosjekt, ser vi nå på dette aspektet – med støtte fra Forskningsrådet.

Viser vei til mottrekk
I laboratorieforsøk har vi økt innholdet av de aktuelle sporstoffene i valset aluminium, og sett at dette kan utløse kosmetisk rust – selv om overflatelaget er fjernet.

Det gjenstår riktig nok å se om ulike sporstoff holder hverandre i sjakk når det blir flere av dem. Uansett viser funnene hva slags overflatebehandling valseverk kan bruke som mottrekk for å være på den sikre siden.

Det vi har oppnådd siden starten, ville vært umulig uten mangeårig støtte fra Forskningsrådet. I en verden som må spare energi, vil resirkulering bli stadig viktigere.

Norge har mye å bidra med her, men det krever at vi fortsetter med langsiktig forskning og utvikling.

Artikkelen er tidligere publisert i Dagens Næringsliv (11. januar 2013)