Utvinner värdefull zink ur aska

Genom avfallsförbränning produceras varje år miljoner ton flygaska i Europa, och askan läggs ofta på deponier för farligt avfall. Flygaskan innehåller dock betydande mängder värdefulla metaller som zink, och med en unik metod utvecklad av forskare vid Chalmers kan nu en del av metallen utvinnas vilket leder till minskade miljöföroreningar, mindre deponi och färre transporter.

När vårt avfall förbränns avges rökgaser som bland annat renas genom att små partiklar av så kallad flygaska skiljs ut. Flygaskan innehåller giftiga ämnen och klassificeras därför normalt som farligt avfall som går till deponi. Men askan innehåller också värdefulla metaller som till exempel zink som därmed går förlorade.

Med en ny metod från Chalmers tekniska högskola, stegvis utvecklad under flera år och testad i pilotskala, tvättas askan med syra som också avskilts från rökgasen. Zinkämnet kan sedan separeras från askan och bearbetas till ny råvara.

– I vår pilotstudie fann vi att 70 procent av den zink som finns i flygaska kan återvinnas. Då utvinns inte zinken som ren metall vilket är en betydligt mer krävande process, utan som en zink-rik produkt som kan säljas till metallindustrin och bearbetas vidare i befintliga produktionslinjer, säger Karin Karlfeldt Fedje, docent vid Chalmers och forskare vid återvinnings- och avfallshanteringsföretaget Renova AB.

Aska blev till användbart material

Efter att ytterligare ha förfinat metoden har forskarna kunnat minska toxicitetsnivån i askan avsevärt.

– Efter utvinningen av zink förbränns askan igen för att bryta ner dioxinerna. Upp till nittio procent av det som sedan återstår är bottenaska som till exempel kan användas som konstruktionsmaterial, förklarar Karin Karlfeldt Fedje.

Hur avfall hanteras internationellt varierar, men behovet av att hantera stora mängder aska efter förbränning är omfattande. I Sverige är förbränning av hushållsavfall vanligt och resulterar i cirka 250 000 ton flygaska varje år, som potentiellt kan behandlas med Chalmersforskarnas metod. I övriga Europa totalt är mängden aska ca tio gånger så hög.

Även om det är svårt att uppskatta hur många ton zink som går förlorade genom deponi av flygaska i Sverige och andra länder, kan metoden som utvecklats av Chalmersforskarna vara av stort intresse för alla aktörer inom avfallshantering. Den erbjuder god potential för återvinning av metaller på ett relativt enkelt sätt och kan ha en betydande inverkan på lönsamheten för avfallsförbränning, liksom dess roll i den cirkulära ekonomin.

– Tekniken för att extrahera zink från flygaska kan ge flera positiva effekter, som att behovet av brytning av jungfrulig zinkråvara minskas, det blir lägre toxicitetsnivåer i askan och kraftig minskning i mängden avfall som behöver deponeras. Det kan innebära ett viktigt bidrag till samhällets strävan mot en mer cirkulär ekonomi, säger Sven Andersson, adjungerad professor vid Chalmers och FoU-chef vid Babcock & Wilcox Vølund AB.

Används i full skala i Sverige

Karin Karlfeldt Fedje delar sin tid mellan Chalmers och Renova och har tillbringat många år med att utveckla de olika stegen i metoden i samarbete med flera externa aktörer. Tillsammans med Sven Andersson har den fullskaliga processen utvecklats. Deras forskning har lett till att B&W Vølund nu bygger Renovas asktvättanläggning med zinkåtervinning i Göteborg, en investering som varje år beräknas spara miljonbelopp för det kommunalt ägda avfallshanteringsföretaget.

Läs artikeln ”Zinc recovery from Waste-to-Energy fly ash – A pilot test study” i Waste Management.

Mer om metoden
Metoden utvecklades ursprungligen under 1990-talet vid Karlsruhe Institute of Technology i Tyskland. Det finns för närvarande några etablerade anläggningar för utvinning av zink och andra ämnen från flygaska i Europa, och i en anläggning produceras ren zinkmetall i en komplex process. Genom metoden som utvecklats på Chalmers extraheras inte ren zinkmetall, utan istället används en enklare process där slutprodukten innehåller en mycket hög andel zink. Denna kan bearbetas i befintliga produktionslinjer inom metallindustrin.

Metoden innefattar användning av en syratvätt som frigör zink och andra metalljoner från askan. Zinken utvinns från lakvattnet som zinkhydroxid genom kemisk utfällning,  och kan sedan raffineras ytterligare genom processer i metallindustrin för att generera zinkmetall med hög renhet. Den lakade flygaskan kan återförbrännas för att förstöra giftiga dioxiner. Under pilotstudien blandades 75–150 kilo flygaska per timme från en svensk avfallsförbränningsanläggning med skrubbervätskor från samma rökgasbehandlingssystem i ett kontinuerligt omrört kärl. Askresten avvattnades i ett vakuumbandfilter, medan zinkhydroxid fälldes ut från lakvattnet. Slutligen filtrerades de bildade kristallerna i en membranfilterpress, vilket gav en filterkaka med upp till 80 viktprocent zinkhydroxid.

Mer om zink

Zink används i korrosionsskydd och för galvanisering, men även i legeringar och många vardagsprodukter som batterier, elektronik och kosmetika. Zink är också kroppens näst vanligaste spårämne och är viktigt för människans ämnesomsättning, men är giftigt i för höga halter.

För mer information, kontakta:

Karin Karlfeldt Fedje, docent, institutionen för arkitektur och samhällsbyggnadsteknik, Chalmers, +46-31-772 2149, karin.karlfeldt@chalmers.se

Joshua Worth
Presskommunikatör
031-772 6379
joshua.worth@chalmers.se

________________

Chalmers tekniska högskola i Göteborg forskar och utbildar inom teknik och naturvetenskap på hög internationell nivå. Universitetet har 3 100 anställda, 10 000 studenter och utbildar ingenjörer, arkitekter och sjöbefäl.

Med vetenskaplig excellens som grund utvecklar Chalmers kompetens och tekniska lösningar för en hållbar värld. Genom globalt engagemang och entreprenörsanda skapar vi innovationskraft, i nära samarbete med övriga samhället. EU:s största forskningsinitiativ – Graphene Flagship – leds av Chalmers, liksom bygget av en svensk kvantdator.

Chalmers grundades 1829 och har än idag samma motto: Avancez – framåt.