Optimising the biocarbon value chain for sustainable metallurgical industry

Programplanen til ENERGIX fremhever viktigheten av bærekraft og bærekraftige verdikjeder, inkludert biomasse baserte, som bidrag til reduserte CO2 utslipp og et karbonnøytralt samfunn i 2050. For biomasse er det en forventning om total utnyttelse av biomassen. Den metallurgiske industrien i Norge ønsker å erstatte sine fossile reduksjonsmidler med biomasse baserte i sine prosesser. Veikartet til den norske prosessindustrien, som sikter på vekst og nullutslipp av CO2 i 2050, og Industrimeldingen legger grunnlaget for en økt utnyttelse av norske biomasse ressurser som bidrag til å oppnå dette. Veikartet setter et mål om 43% reduksjon av CO2 utslipp i 2030 sammenlignet med 2005. For å muliggjøre dette, må hele biokarbon verdikjeden for den metallurgiske industrien optimaliseres, for å redusere kostnader, tilfredsstille krav til biokarbonet som reduksjonsmiddel, og utvikle en forutsigbar og langsiktig biomasse etterspørsel. Dette prosjektet svarer på nasjonale strategier og målene til den metallurgiske industrien ved å analysere og optimalisere biokarbon verdikjeden for å produsere brukbare og rimelige nok reduksjonsmidler på en bærekraftig måte. Produksjon av biokarbon, et fornybart materiale fra biomasse ressurser, vil ha to hoved effekter: 1) redusere CO2 utslipp ved å erstatte fossile reduksjonsmidler og 2) øke utnyttelsen av våre skogressurser ved å lage høyere verdi materialer og/eller energiprodukter. På grunn av kvalitetskrav til biokarbonet som reduksjonsmiddel er skogsbasert biomasse best egnet, spesielt stammevirke. Det overordnede målet til dette prosjektet er optimalisering av biokarbon verdikjeden for den metallurgiske industrien. I sum, omfattende resultater er fremskaffet i prosjektet, som et bidrag til optimalisering av biokarbon verdikjeden for den metallurgiske industrien. Resultatene er knyttet til biomasse ressursbasen i form av skogressurser, konvertering av disse i ulike pyrolyseprosesser for å produsere biokarbon for bruk i de ulike metallurgiske industriene, oppgradering av biokarbon og pyrolyseolje for å tilfredsstille materialkrav som de metallurgiske prosessene har til materialene de benytter, og testing av biokarbon, oppgradert biokarbon og oppgradert pyrolyseolje for egnethet for bruk i de metallurgiske prosessene. Resultatene som er fremkommet i prosjektet har resultert i stor kunnskapsgenerering og mange publikasjoner på ulike nivåer. Resultatene som er fremkommet har stor nytteverdi for forskningsfeltet, kompetanseutvikling, næringslivet og samfunnet for øvrig. Resultatene er i stor grad allerede formidlet, kontinuerlig til industripartnerne gjennom prosjektets gang, og via publisering. Formidling har skjedd gjennom diverse kanaler; møter, seminarer, konferanser, vitenskapelige journaler, prosjektets web side (https://www.sintef.no/en/projects/2023/biocarbupgrade/), nyhetsbrev, blogg, media og en håndbok fra prosjektet. Noen ytterligere resultater vil bli endelig publisert i 2024.

Today the amount of fossil reductants used in Norway is about one million tons annually, and substituting these fossil reductants with biocarbon will give a huge improvement on the sustainability of the metallurgical industries using these fossil reductants today. This will also open up a large market for the forest industry. Additionally, biocarbon production, upgrading and logistics at the needed scale represent a significant business. Hence, the outcome of the project aimed at contributing to increased sustainability throughout the biocarbon value chain, which would benefit the society as well as the climate and in the end also economic development. The industry partners and the research partners, together with collaborative partners, aimed at maximum output from the project, which to the largest extent possible would be made public through different publication channels and as well be disseminated to authorities and the general public. In sum, extensive results have been produced in the project, as a contribution to optimisation of the biocarbon value chain for the metallurgical industry. The results are connected to the forest biomass resource base, conversion of these in different pyrolysis processes to produce biocarbon for use in the metallurgical industries, upgrading of biocarbon and pyrolysis oil to satisfy quality demands that the metallurgical processes have to the materials they use, and testing of biocarbon, upgraded biocarbon and upgraded pyrolysis oil with regards to their usability in the metallurgical processes. The results that have been produced in the project have resulted in extensive knowledge generation and many publications at different levels. The results that have been produced have great use value for the research field, knowledge building, industry and the society at large. The results have to a great extent been communicated, continuous to the industrial partners throughout the project duration, and via publishing. Dissemination have been carried out through various channels; meetings, seminars, conferences, scientific journals, the project webpage (https://www.sintef.no/en/projects/2023/biocarbupgrade/), newsletters, blogs, media contributions and a handbook from the project. Some final results will be published in 2024. Hence, the outcome of the project has contributed to increased sustainability throughout the biocarbon value chain, which will benefit the society as well as the climate and in the end also economic development.

The ENERGIX program plan clearly states the importance of sustainability and sustainable value chains, including biomass based, contributing to reduced CO2 emissions and a carbon neutral society in 2050. For biomass, there is an expectation of total biomass feedstock utilisation. The metallurgical industry in Norway seeks to substitute large amounts of biocarbon for fossil reductants in their processes. The Norwegian Process Industry Roadmap - Combining growth and zero emissions by 2050, and Industrimeldingen lay the foundation for an accelerated utilization of Norwegian biomass resources that would reduce the CO2 footprint of the metallurgical industry. The former document targets a 43% reduction of CO2 by 2030 compared to 2005 levels. To enable this transformation, the whole biocarbon (BC) value chain for the metallurgical industry must be optimized to remove economic constraints, satisfy reductant quality demands, and develop predictable (amount, quality and price), long-term biomass resource demand. This project responds to the national strategies and the goals of the metallurgical industry by analyzing and optimizing the BC value chain to produce suitable and affordable reductants in a sustainable manner. Producing BC, a renewable material from biomass resources, will have a twofold effect: (1) reduce CO2 emissions by substituting for fossil reductants and (2) increase forest resource utilisation by creating higher value material and/or energy products. Due to the BC quality demanded by the metallurgical processes, woody biomass, especially stem wood, is the most suitable candidate for reductant feedstock. The overall objective of this project is to optimise the biocarbon value chain for the metallurgical industry.