Askor

Förbränning av avfall används för att utvinna energi ur avfall som inte kan materialåtervinnas. Samtidigt minskas volymen avfall som måste deponeras väsentligt. Askorna som bildas har olika egenskaper och innehåller olika typer av kemiska föreningar. I botten av förbränningskammaren tar man ut s.k. bottenslagg, eller bottenaska, som består av smält aska som stelnat, metallbitar och annat obrännbart. I rökgaskanalen behandlas rökgasen med absorptionsmedel för sura gaser, flyktiga metaller och dioxiner och partiklarna samlas in i filter. Detta askflöde kallas flygaska eller filteraska.
Bränslets kemiska komponenter omvandlas kemiskt i förbränningen och rökgasbehandlingen. En god förståelse av vilka reaktionsprodukter dessa reaktioner ger upphov till är viktig när deponering eller användning av en avfallsaska i någon tillämpning planeras. Det kan gälla användning av bottenslagg som konstruktionsmaterial, t.ex. fyllnadsmaterial i vägar eller som ersättning för cement i betong
Kunskap om askkomponenternas kemiska former är också värdefull för utvecklingen av metoder för återvinning av värdefulla metaller ur avfallsaska.

Vår forskning inom askkemin innehåller 3 spår:

1.    Identifiering av viktiga metallers kemiska föreningar i flygaska
2.    Utveckling av metoder för återvinning av värdefulla metaller/element ur avfallsaska
3.    Studier av miljövänliga sätt att använda bottenaskan från avfallsförbränning i konstruktionsmaterial

En avfallsflygaska kan innehålla värdefulla metaller såsom koppar och zink i halter på 0.5-flera viktprocent d.v.s. jämförbara med de i brytningsvärda malmer. När man vill bedöma hur en sådan metall ska kunna utvinnas eller om den kan lakas ut till omgivande grundvatten där askan deponeras behövs kunskap om vilka föreningarna metallerna förekommer i. Tyvärr är de bara få analysmetoder som kan visa detta. En sådan metod är röntgenabsorptionsmätningar baserade på synkrotronstrålning (X-ray Absorption Spectroscopy, XAS).  Vi har använt XAS för att studera specieringen för Cd, Cu, Zn och Sb i askor från förbränning av biobränslen och avfall. Mätningarna har gjorts vid ESRF (European Synchrotron Radiation Facility) i Genoble (http://www.esrf.eu/ ), vid MaxLab i Lund och under 2019 vid den nya anläggningen MAXIV i Lund.

Våra resultat visar att det går att utvinna Cu och Zn ur avfallsflygaska med bra utbyte med hydrometallurgiska metoder samtidigt som Pb och Cd avlägsnas från askan. Det har också visats att flera metaller binds till järnoxid till svårlösliga föreningar vilket förklarar att lakningsutbytena inte blir 100%.
Eftersom bottenaskan innehåller slagg som liknar cement kemiskt studerar vi hur den tekniskt sett skulle kunna användas som ersättning för cement i vissa applikationer eller som råvara för tillverkning av geopolymer.

Forskningen drivs med stöd från Formas, Vinnova, Energimyndigheten och SIP Re:Source




Publicerad: fr 24 jan 2020.