Fossilfritt stål – nyckeln till hållbar stålproduktion

Fossilfritt stål framstår som vägen framåt när stålindustrin nu ska minska sina stora koldioxidutsläpp i takt med att världen ställer om för klimatet. Men vad innebär fossilfritt stål egentligen? Hur skiljer det sig från traditionellt stål, och varför är det så viktigt? Här reder vi ut begreppen och ger en helhetsbild av ämnet – från tillverkning och tekniker till klimatnytta, pågående projekt och användningsområden.

Vad är fossilfritt stål?

Fossilfritt stål är stål som producerats utan användning av fossila bränslen i något led av tillverkningen. Det innebär att man undviker kol, olja och naturgas under processen, vilket kraftigt reducerar eller helt eliminerar utsläpp av fossil koldioxid. I stället utnyttjas fossilfria energikällor (som förnybar el) och alternativa reduktionsmedel för att framställa järn och stål. Resultatet blir ett stål med samma egenskaper som vanligt stål, men med mycket mindre klimatpåverkan.

Begreppet ”grönt stål” används ofta för stål med lägre klimatpåverkan än snittet, men det saknar en entydig definition. Fossilfritt stål kan ses som en form av “grönt stål” där man tar ambitionen längre – fossila bränslen ska inte bara användas i mindre utsträckning, det ska inte användas över huvud taget. Detta gör fossilfritt stål till ett avgörande redskap för att uppnå klimatmål och minska industrins utsläpp.

Hur tillverkas fossilfritt stål?

Den traditionella ståltillverkningen baseras ofta på masugnar och koks (framställt från kol), vilket ger upphov till stora mängder koldioxidutsläpp. För att tillverka fossilfritt stål måste dessa fossila inslag ersättas med fossilfria alternativ. I huvudsak finns två materialvalsvägar för att producera stål utan fossila bränslen:

1. Vätgasreduktion av järnmalm (H2-baserad direktreduktion): I stället för att använda kol för att reducera (dvs. ta bort syre från) järnmalm, används fossilfri vätgas. Järnmalm (ofta i form av pellets) reagerar med vätgas i en särskild reaktor (direktreduktionsanläggning). Vätgasmolekylerna binder syret från järnmalmen och bildar vattenånga som restprodukt, i stället för koldioxid. Kvar blir en fast järnprodukt som kallas järnsvamp (direct reduced iron, DRI) med hög järnhalt. Denna järnsvamp kan sedan smältas ner till stål.

2. Elektrisk ljusbågsugn (EAF) med fossilfri el: En elektrisk ljusbågsugn är en ugn som smälter metall med hjälp av elektrisk ström. Om elen kommer från fossilfria källor (som vattenkraft, vindkraft eller solenergi) så tillförs inga fossila utsläpp under själva smältningen. I en EAF kan man använda återvunnet stålskrot som råvara, vilket är en redan etablerad metod för att tillverka stål med betydligt lägre utsläpp än masugnsmetoden. EAF kan även användas för att smälta järnsvampen från vätgasreduktionen till färdigt stål. Genom att driva ljusbågsugnen med grön el undviker man de indirekta utsläppen från elproduktionen.

I praktiken kombineras ofta dessa två tekniker för att få en helt fossilfri processkedja: först vätgasreduktion av järnmalm till järnsvamp, och sedan smältning i EAF under användning av fossilfri elektricitet för att producera flytande stål som går vidare till gjutning och valsning. En sådan process kan eliminera nästan alla koldioxidutsläpp från stålproduktionen. Det som krävs för att göra detta möjligt är storskalig tillgång till grön vätgas och förnybar el, samt investeringar i nya anläggningar.

Det är värt att nämna att återvinning av stål i elektriska ugnar redan idag står för en betydande del av stålproduktionen, men den ökade efterfrågan på stål gör att tillgängligt skrot inte räcker för att möta världens behov. Endast cirka en fjärdedel av det globala stålbehovet kan täckas av befintligt skrot. Därför behövs också nyproduktion från järnmalm, vilket är varför tekniker som vätgasreduktion är så viktiga i strävan efter fossilfritt stål.

Skillnad på fossilfritt och vanligt stål – ur koldioxidperspektiv

Den stora skillnaden mellan fossilfritt stål och ”vanligt”, fossilbaserat stål ligger i hur mycket koldioxid som släpps ut under produktionen. Traditionell masugnsbaserad stålframställning är mycket koldioxidintensiv. För varje ton råstål som tillverkas i en masugnsprocess, kan ungefär 1,5–2 ton CO2 släppas ut (siffror varierar beroende på process och effektivitet). Denna koldioxid kommer främst från kol och koks som används för reduktion av järnmalmen, samt från användning av fossila bränslen i uppvärmning och energiförsörjning.

Med fossilfria metoder kan dessa utsläpp minimeras dramatiskt. Genom vätgasreduktion och EAF med förnybar el sjunker koldioxidutsläppen per ton stål med upp till 90–95% jämfört med konventionella metoder. I stället för att varje ton stål genererar något eller flera ton CO2, kan utsläppen från ett ton fossilfritt stål vara så låga som några tiotals kilogram (främst från små restposter som exempelvis kol i elektroder eller transporter). Biprocesserna skiljer sig åt: där masugnen avger koldioxid, avger vätgasprocessen vatten (H₂O) i form av ånga.

Utöver själva utsläppen skiljer sig råmaterial och energiförbrukning åt mellan de båda sätten. Fossilfritt stål kräver rikligt med elektrisk energi (för elektrolys som producerar vätgas och för att driva ljusbågsugnarna). Denna måste vara grön för att konceptet ska hålla fullt ut. Traditionellt stål å sin sida är beroende av kol och fossila bränslen i flera led. Skillnader i produktens egenskaper är dock obefintliga – kemiskt och strukturellt är fossilfritt stål lika bra som konventionellt stål. Det uppfyller samma standarder och krav på hållfasthet, kvalitet och sammansättning. För användaren är stålet i sig likvärdigt; det som skiljer är det koldioxidavtryck som produkten bär med sig.

Det finns dock några andra praktiska skillnader idag. Fossilfritt stål befinner sig ännu i ett tidigt skede av kommersialisering, vilket innebär att det i nuläget är dyrare att producera än vanligt stål. De första anläggningarna kräver stora investeringar i ny teknik och infrastruktur, vilket driver upp kostnaden per ton. Även skalfördelen saknas än så länge, eftersom volymerna är begränsade i pilot- och uppstartsfasen. Detta gör att fossilfritt stål initialt har ett högre pris än traditionellt stål. På sikt förväntas dock kostnaderna sjunka i takt med att tekniken mognar, produktionen skalar upp och koldioxidkostnader (som utsläppsrätter eller skatter) ökar för det fossila alternativet.

Klimatnyttan med fossilfritt stål

Stålindustrin står idag för cirka 7–8% av de globala koldioxidutsläppen. Det gör sektorn till en av de största enskilda utsläppskällorna. Att ställa om till fossilfritt stål skulle därför ge en påtaglig positiv effekt på klimatet. Klimatnyttan består främst i att drastiskt reducera mängden CO2 som släpps ut för varje ton stål, vilket i förlängningen minskar den totala belastningen på atmosfären. Varje ton koldioxid som inte släpps ut är ett steg i rätt riktning för att bromsa klimatförändringarna.

Genom att använda fossilfritt stål i produkter och projekt kan företag och samhälle minska sina “osynliga” utsläpp, det vill säga utsläppen som kommer från tillverkningen av de material man använder. För en byggnad, en bro eller ett fordon kan klimatavtrycket minskas avsevärt om stålet i konstruktionen är fossilfritt i stället för konventionellt. Med allt fler företag som sätter klimatmål för sin verksamhet (till exempel genom initiativ som Science Based Targets) blir fossilfritt stål ett eftertraktat material för att nå målen. Det signalerar ett åtagande för hållbarhet genom hela värdekedjan.

Det är också värt att nämna de indirekta klimateffekterna: satsningar på fossilfri stålproduktion driver på utvecklingen av grön vätgasproduktion och utbyggnad av förnybar energi, vilket får spridningseffekter även utanför stålsektorn. Dessutom minskar beroendet av kol och fossila bränslen, vilket är positivt ur både klimat- och miljöperspektiv (mindre gruvdrift efter kol, mindre luftföroreningar från förbränning osv.).

Klimatmål och lagkrav som påverkar stålindustrin

Globala och nationella klimatmål kräver att alla sektorer, inklusive stålindustrin, drastiskt minskar sina utsläpp för att bromsa uppvärmningen. Sverige har målet nettonoll utsläpp år 2045, och på EU-nivå ska utsläppen vara nettonoll år 2050 (med minst –55% till 2030 jämfört med 1990). Dessa mål innebär i praktiken att stålindustrin måste bli fossilfri inom ett par decennier.

För att påskynda omställningen införs olika lagkrav och styrmedel. EU sjösätter till exempel CBAM (”koltull”) från 2026, vilket lägger en avgift på importerat stål utifrån dess koldioxidavtryck. Detta motverkar att billigare högutsläppande stål konkurrerar ut europeiskt, mer klimatvänligt stål. Samtidigt skärps EU:s utsläppshandel (ETS) med minskad fri tilldelning, vilket ökar kostnaden för kolintensiv produktion.

På hemmaplan har Sverige infört krav på klimatdeklaration vid nybyggnation, som ökar trycket på användning av material med låga utsläpp. Dessutom stödjer offentliga medel och fonder pilotanläggningar för fossilfritt stål, vilket hjälper ny teknik över tröskeln till kommersiell drift.

Sammanlagt fungerar dessa klimatmål och styrmedel som starka drivkrafter. De belönar den som investerar i fossilfria lösningar och skapar framtida marknadskrav på stål med lågt eller inget koldioxidavtryck.

Svenska exempel – HYBRIT och Stegra

Sverige ligger i framkant när det gäller satsningar på fossilfritt stål. Två framträdande exempel är HYBRIT och Stegra (tidigare känt som H2 Green Steel), vilka har väckt uppmärksamhet både nationellt och internationellt.

HYBRIT: vätgasbaserad ståltillverkning

HYBRIT (Hydrogen Breakthrough Ironmaking Technology) är ett samarbetsprojekt som lanserades 2016 av ståltillverkaren SSAB tillsammans med gruvbolaget LKAB och energiföretaget Vattenfall. Målet med HYBRIT är att ersätta den traditionella masugnsprocessen med en fossilfri process där järnmalm reduceras med fossilfri vätgas. HYBRIT har redan byggt en pilotanläggning i Luleå och producerade 2021 sin första järnsvamp helt utan kol. Denna järnsvamp användes sedan för att tillverka sällsynta provmängder av stål, som bland annat levererades till Volvo för att tillverka världens första konceptfordon i fossilfritt stål.

I nästa steg (kring 2026) planerar HYBRIT att driftsätta en demonstrationsanläggning i Gällivare för storskalig produktion av järnsvamp. Parallellt ska SSAB ställa om sina stålverk, där masugnarna i till exempel Oxelösund ska ersättas av elektriska ljusbågsugnar som matas med den fossilfria järnsvampen. Ambitionen är att SSAB ska kunna leverera fossilfritt stål i kommersiell skala från 2026 och helt ha fasat ut sina kvarvarande fossildrivna masugnar runt 2030. HYBRIT-projektet har potential att minska Sveriges totala koldioxidutsläpp med upp till 10% när det är fullt genomfört (eftersom stålindustrin är en av de största utsläpparna idag). Det har kallats en revolution för stålbranschen och en milstolpe för koldioxidfri järn- och ståltillverkning.

Stegra: nytt fossilfritt stålverk i norr

Stegra är namnet på ett svenskt bolag (f.d. H2 Green Steel) som etablerades 2020 med syftet att bygga ett helt nytt stålverk i Boden, Norrbotten, för storskalig produktion av nästan fossilfritt stål. Stegra fokuserar liksom HYBRIT på vätgasbaserad järnframställning kombinerad med elektriska ljusbågsugnar. Tanken är att utnyttja Norrbottens goda tillgång på förnybar el (från vatten- och vindkraft) för att producera grön vätgas och driva anläggningen.

Byggnationen av Stegras anläggning är i full gång, med produktionsstart planerad kring år 2025. Målsättningen är att nå en produktionskapacitet på 5 miljoner ton stål per år till slutet av detta decennium. Som jämförelse är det liknande storleksordning som SSAB:s totala produktionskapacitet i Norden, vilket gör projektet mycket ambitiöst. Enligt Stegra själva kommer deras process att reducera CO2-utsläppen med upp till 95% jämfört med konventionell ståltillverkning. Den resterande små andelen utsläpp planerar de att minska ännu mer över tid, med målet att så småningom nå helt nollutsläpp.

Stegra har fått stöd från en rad investerare och samarbetspartners, och projektet backas upp av bland annat den svenska staten. Bolaget framhåller även att det finns en stor efterfrågan från kunder på deras kommande stål, framför allt inom fordonsindustrin där flera europeiska fordonstillverkare siktar på att använda fossilfritt stål i sina produkter för att göra hela leverantörskedjan grönare.

Noterbart är att BE Group har ingått en avsiktsförklaring med H2 Green Steel/Stegra om att bli distributionspartner för det fossilfria stålet i Norden. Det innebär att när Stegra börjar leverera stål kommersiellt, kommer BE Group att kunna erbjuda detta stål till sina kunder, även till små och medelstora aktörer som annars kanske inte skulle ha direkt tillgång till så stora producenters utbud. Detta är ett viktigt steg för att få ut fossilfritt stål brett på marknaden.

Internationella projekt och aktörer inom fossilfri ståltillverkning

Fossilfritt stål är inte enbart ett svenskt fenomen; runt om i världen pågår flera stora initiativ för att göra stålproduktionen grönare. Här är några framstående internationella projekt och aktörer:

ArcelorMittal

Världens största stålproducent, ArcelorMittal, har lanserat ett omfattande klimatinitiativ under namnet XCarb®. Inom XCarb erbjuder de redan idag stålprodukter med reducerat koldioxidavtryck, bland annat genom att öka användningen av återvunnet skrot i elektriska ugnar och köpa in förnybar el till sina anläggningar. Dessa produkter kan ha upp till 70–75% lägre CO2-utsläpp än genomsnittligt stål. Parallellt investerar ArcelorMittal i ny teknik för att ytterligare minska utsläppen. Till exempel byggs det en anläggning i Hamburg som ska använda vätgas för direktreduktion av järnmalm (liknande HYBRIT-konceptet), och i Kanada samt Spanien satsar företaget på att konvertera delar av sina masugnsverk till lågkoldioxidprocesser. Målet är att kraftigt reducera utsläppen i sina europeiska verk redan till 2030, och på sikt nå nettonoll 2050.

Salzgitter AG (SALCOS)

Tyska Salzgitter, en av Europas större stålproducenter, driver projektet SALCOS® (Salzgitter Low CO2 Steelmaking). SALCOS går ut på att successivt ersätta Salzgitter-koncernens masugnar med direktreduktion och elektrostålsmältning. Redan idag har Salzgitter börjat erbjuda gröna stålprodukter under SALCOS-varumärket – till exempel konstruktionsstål (balkar, profiler m.m.) som tillverkas med hög andel återvunnet skrot i elektriska ugnar. Dessa produkter har dokumenterat låga utsläpp; jämfört med konventionellt stål kan CO2-ekvivalenten vara åtminstone 80% lägre. När vätgasdirektreduktionen och nya anläggningar är på plats räknar Salzgitter med att nå upp till 95% lägre utsläpp för sina stålprodukter. BE Group har inlett samarbete med Salzgitter och erbjuder SALCOS®-stål på den svenska marknaden, vilket gör att kunder redan idag kan köpa stål med kraftigt reducerat koldioxidavtryck för bygg- och industriprojekt.

Andra aktörer

I princip alla stora ståltillverkare globalt undersöker nu vägar mot lägre utsläpp. Till exempel har italienska Beltrame lanserat Chalibria, en klimatneutral stålserie. Tyska Thyssenkrupp och indiska Tata Steel planerar att stänga masugnar och införa vätgasbaserad teknik under 2020-talet. Ledande bolag i Japan och Kina utforskar liknande innovationer för att minska kolanvändningen. I USA satsar man på mer skrotbaserad ståltillverkning med förnybar el, och nya aktörer utvecklar banbrytande metoder för fossilfri stålproduktion. Stålindustrin går alltså in i en global omvandlingsfas där fossilfri eller fossillåg stålproduktion snart blir det nya normala.

Användningsområden och produkter för fossilfritt stål

En av de stora fördelarna med fossilfritt stål är att det i grund och botten är vanligt stål med vanliga egenskaper – bara tillverkat på ett nytt sätt. Det innebär att fossilfritt stål kan användas inom praktiskt taget alla de användningsområden där vi idag använder traditionellt stål. Några exempel på var det kan få störst genomslag först är:

• Bygg- och anläggningssektorn: Stål används flitigt i byggnader och infrastruktur (t.ex. balkar, pelare, armeringsjärn, broar). Byggherrar börjar nu efterfråga stål med lägre klimatavtryck. Fossilfritt stål kan därför användas i allt från stålstommar i höghus till armering i broar och andra byggprojekt med höga hållbarhetskrav.

• Fordonsindustrin: Fordon innehåller stora mängder stål i ramar och karosser. Fordonstillverkarna har ambitiösa klimatmål och flera har redan inlett samarbeten för att använda fossilfritt stål i kommande modeller. I framtiden kan en elbil inte bara vara utsläppsfri i drift, utan även byggd av stål som var fossilfritt i tillverkningen.

• Tillverkningsindustri och maskiner: Genom att välja fossilfritt stål i sina produkter kan företag i dessa branscher sänka sina indirekta utsläpp (leverantörskedjan) och erbjuda mer hållbara produkter. Detta blir allt viktigare i takt med att kunderna blir mer medvetna om produkters totala klimatavtryck.

• Energisektorn: När energibranschen ställer om ökar intresset för att även dess infrastruktur – som vindkraftverkens torn och kraftverkens komponenter – byggs med fossilfritt stål för minimalt klimatavtryck.

Sammanfattningsvis finns inga tekniska begränsningar för var fossilfritt stål kan användas – allting som kan tillverkas i stål idag kan i princip göras med fossilfritt stål i framtiden. Utmaningen ligger snarare i att försörja marknaden med tillräckliga volymer och få ner kostnaderna. Under de närmaste åren kommer sannolikt de första leveranserna av fossilfritt stål att gå till kunder och produkter med höga hållbarhetsambitioner och viljan att betala lite extra för det. Med tiden, allteftersom produktionen ökar och fler aktörer ger sig in i leken, kan fossilfritt stål bli ett standardalternativ även för mer kostnadskänsliga applikationer.

BE Group, som ledande oberoende ståldistributör, följer denna utveckling nära och arbetar för att göra fossilfritt och lågkolstål tillgängligt för sina kunder. Genom samarbeten med producenter som ovan nämnda (SSAB, Salzgitter, Beltrame med flera) breddas stålsortimentet mot mer hållbara alternativ. Det innebär att kunder inom bygg- och tillverkningsindustrin redan idag kan börja utforska och använda stål med betydligt mindre klimatpåverkan – utan att tumma på kvaliteten. Fossilfritt stål är på väg från vision till verklighet, och tillsammans i branschen tar vi steg mot en mer hållbar stålframtid.