Etikettarkiv: Metallforskning

Viktig kugge i industrins gröna omställning

Pontus Sjöberg. vd på Swerim. Foto: Björn Tesch

Metallforskningsinstitutet Swerim fyller en nyckelfunktion i metallindustrins gröna paradigmskifte, som nu accelererar rejält. Swerim fungerar som en länk mellan akademi och näringsliv och kombinerar världsledande testanläggningar med ett omfattande nätverk och en gedigen kompetens med fokus på industrins gröna omställning.

– Swerim bildades för att underlätta uppstarten och genomförandet av branschöverskridande forskningsprojekt och konsortier som lotsar metallindustrins aktörer genom den gröna omställningen. En av våra viktigaste roller är att agera länk mellan akademi, industri och andra forskningsinstitut, inte minst globalt. Vi befinner oss i en position mellan akademi och industri, vilket främjar vår nätverksbyggande och koordinerade roll, säger vd Pontus Sjöberg.

Partnerskap löser utmaningar
Den gröna omställningen förenar många industriföretag via gemensamma utmaningar. Pontus Sjöberg betonar behovet av att agera branschöverskridande för att nå metallindustrins högt ställda hållbarhetsmål, exempelvis genom att nyttja restprodukter från pappersindustrin i stålindustrin och vice versa. På senare år har flera nya branschöverskridande partnerskap med företag från olika delar av värdekedjan formats med syftet att lösa gemensamma utmaningar.
– Vår kärnkompetens är processrelaterad forskning och materialforskning kopplat till metalliska material. Vi är bra på att samla parter från akademi och industri i konsortier. Vi har också goda kontakter och kompetenser vad gäller att söka offentliga forskningsmedel från exempelvis EU, Energimyndigheten, Vinnova och Tillväxtverket och kan på så sätt växla upp företagens egna insatser. Ytterligare en faktor som många industriföretag uppskattar är att vi håller en mycket hög sekretess i vår verksamhet för uppdragsforskning, vilket är en förutsättning för att företagen ska kunna dela affärskänslig information med oss, säger Pontus Sjöberg.

”En av våra viktigaste roller är att agera länk mellan akademi, industri och andra forskningsinstitut, inte minst globalt.”

Vätgasforskning viktig pusselbit
För att möjliggöra metallindustrins fortsatta gröna omställning krävs mer forskning, inte minst med fokus på hur vätgas kan ersätta fossila bränslen, och materialforskning som kartlägger vilka krav som ställs på industriella material när vätgasanvändningen i samhället ökar.
– Därför genomför Swerim en kraftsamling inom vätgasforskning genom att lansera National Hydrogen Research Center for Metallic Materials, berättar Pontus. Målet är att hjälpa industrin att välja rätt material för sina framtida vätgasapplikationer, och att underlätta och påskynda industrins omställning för att nå klimatmålen senast 2045.
Exempel på projekt som pågår hos Swerim är Europaprojektet Initiate där överskottsgas från ståltillverkning ska bli konstgödsel, och Vinnovafinansierade projektet HyMech vars fokus är att identifiera den svenska industrins behov av provning av metallegenskaper i vätgasmiljö. Du kan läsa om båda projekten här.

Europas första pilotanläggning
En annan spännande satsning just nu är den pilotanläggning som batterianods- och innovationsmaterialföretaget Talga har tagit i drift med stöd av Swerim på vårt område i Luleå. Anläggningen, som invigdes under våren, kommer att fungera som en kommersiell kvalificerings- och testanläggning där befintliga och nya batteriteknologier kommer att tas fram och testas tillsammans med batteri- och fordonskunder. Det är den första pilotanläggningen i Europa för naturliga grafitanoder.

Om Swerim:

Swerim är ett ledande metallforskningsinstitut som bedriver industrinära forskning och utveckling kring metaller och deras väg från råmaterial till färdig produkt. Den övergripande visionen är att stärka industrins konkurrenskraft genom ökad produktkvalitet, högre resurseffektivitet och mer hållbara tillverkningsprocesser. Visionen är att på sikt bidra till en fossilfri och cirkulär industri. Swerim bildades 2018 och ägs till 80 procent av industrin och 20 procent av RISE.

Gröna metaller – hett ämne i svensk berggrund

Christina Wanhainen, professor i malmgeologi vid LTU. Foto: Viveka Österman
Christina Wanhainen, professor i malmgeologi vid LTU. Foto: Viveka Österman
– Sverige har en lång historia av gruvbrytning. Oftast har det handlat om att bryta ett fåtal metaller i gruvor som genererat stora mängder restprodukter. Min forskning är inriktad på att nyttja dessa resurser på ett smartare och mer hållbart sätt, säger Christina Wanhainen, professor i malmgeologi vid LTU.

Batterier, vindkraftverk, solceller och elbilar kräver sällsynta metaller som kobolt, indium, neodym och rhenium. I Sverige täcks behovet av energikritiska, så kallade gröna, metaller till stor del genom import från länder som Kina och Kongo, där brytningen ofta är kraftigt miljöbelastande och arbetsmiljön farlig.
– Men gröna metaller finns även i den svenska berggrunden. Ofta är de dessutom redan uppe ur backen och finns i gamla varphögar och sanddeponier intill mängder av gruvor, berättar Christina Wanhainen, som konstaterar att de gröna metallerna också har tagit sig upp på samhällets agenda och blivit ett hett ämne i debatten.

Kartläggning
Själv började hon arbeta med dessa frågor redan för 15 år sedan. Tillsammans med sitt team har hon under de gångna åren byggt upp ett laboratorium där forskarna med hjälp av bland annat olika kombinationer av mikroskopi och laserteknik kan kartlägga, analysera och kvantifiera de nu så eftertraktade spårmetallerna. Laboratoriet är ett av endast två i Europa som är dedikerat till just malmforskning.
– Med hjälp av spjutspetsteknologi och olika analysmetoder kan vi förse mineraltekniker och metallurger med detaljerade bilder över malmen. Denna information kan de i nästa steg använda till att utveckla processer med fokus på att utvinna gröna metaller ur våra svenska malmer och dess restprodukter.
Hennes vision är att man i Sverige ska ha full kunskap om vad berggrunden, och specifikt malmerna, består av i detalj samt att mobila anrikningsverk ska användas för att tillvarata de gröna metallerna i både producerande och historiska gruvor.
– Det är absolut ingen utopi, scenariot kommer förr eller senare att bli ekonomiskt och/eller miljömässigt lönsamt.
På sikt hoppas Christina Wanhainen att hennes forskning ska bli ett bidrag till den gröna omställningen.
– De energikritiska metallerna är en förutsättning för att skapa ett mer hållbart samhälle. Om vi kan använda den svenska berggrunden och restprodukter från den svenska gruvbrytningen för att ta fram dessa metaller så anser jag att vi har en moralisk skyldighet att göra det.

Luleå tekniska universitet
Luleå tekniska universitet är centrum för ledande forskning och utbildning inom gruvområdet. Forskningen omfattar hela ”bergskedjan” från prospektering, brytning, anrikning och metallurgi till miljöfrågor och samhällsrelaterade aspekter på gruvdrift.

Luleå tekniska universitet
Tel: 0920-492401
E-post: Christina.Wanhainen@ltu.se
www.ltu.se

Kvantmekanisk materialforskning

Levente Vitos, Raquel Lizárraga och Erik Holmström.
Levente Vitos, Raquel Lizárraga och Erik Holmström.
En stor utmaning för teoretiska materialfysiker har länge varit att kunna omsätta väletablerade kvantmekaniska teorier till direkt användbara verktyg för industriella tillämpningar. Inom ett samarbete mellan KTH och Sandvik Coromant har man dock börjat kunna visa hur stor nytta kvantmekanik faktiskt kan göra för svensk materialutveckling.

Det är professor Levente Vitos grupp på Institutionen för Materialvetenskap KTH som genom ett flertal samarbetsprojekt med modelleringsgruppen på Sandvik Coromant har lyckats föra in kvantmekaniska beräkningar som standardverktyg. För närvarande jobbar Levente deltid på Sandvik Coromant genom ett SSF-finansierat projekt för strategisk mobilitet. Levente Vitos och Raquel Lizárraga från KTH har jobbat med Erik Holmström från Coromant för att modellera fram alternativ till kobolt i hårdmetallprodukter under de senaste fyra åren. Kobolt används för att binda ihop partiklar av volframkarbid i hårdmetallen men har de senaste åren funnits vara cancerframkallande vid inandning.
– Det är en stor utmaning att ersätta kobolten i våra produkter, för alternativen är både sämre och mer komplicerade att producera, säger Erik Holmström.

Kvantmekaniska beräkningar
Tillsammans har dock forskarna antagit utmaningen med hjälp av kvantmekaniska beräkningar där fokus har varit att först ägna mycket energi på att förstå varför kobolten är ett så bra bindemedel för hårdmetall.
– Vi beräknade en stor mängd egenskaper hos kobolt och jämförde dem med samma egenskaper hos andra metaller och sedan filtrerade vi ut dem som var unika för just kobolt, förklarar Raquel Lizárraga.
Forskarlaget kom fram till att kobolt har en unik typ av energiförhållande mellan instabila och stabila kristallstrukturer som styr hur kobolt härdar under deformation. Beräkningar av nya legeringar med liknande energiförhållanden har resulterat i alternativ hårdmetall med en s.k. högentropilegering som bindefas.
– Det är en legering med ett flertal komponenter som forskare aldrig skulle ha kunnat gissa sig fram till utan avancerade kvantmekaniska beräkningar, säger Levente Vitos.
Forskarna designar alltså redan hårdmetall på den kvantmekaniska nivån, men på KTH har man siktet inställt på större mål.
– Vi har startat ett internationellt nätverk, QMFORMa, som består av expertgrupper på kvantmekaniska beräkningar, alla med olika industrinära specialinriktningar, säger Raquel Lizárraga (qm-forma.com). Projektet stödjs av europeiska företag genom European Institute for Innovation and Technology (EIT) och fungerar som en portal för företag som är intresserade av att ta del av kvantmekanisk materialutveckling.

KTH – Institutionen för Materialvetenskap
Institutionen för Materialvetenskap ansvarar för forskning och undervisning inom allt från konstruktionsmaterial till avancerade material som aluminiumlegeringar, rostfritt stål, verktygsstål, högtemperaturmaterial, zirkoniumlegeringar, kompositmaterial, högtemperatursupraledare, magnetostriktiva material, högentropilegeringar och minnesmetaller. Institutionen är medlem i Scientific Group Thermodata Europe (SGTE).
E-post: levente@kth.se, raqli@kth.se, erik.holmstrom@sandvik.com
www.met.kth.se