Denna examensarbete har undersökt den tekno-ekonomiska genomförbarheten av att uppgradera slammet från ett kemisk massabruk till hydrokol via hydrotermisk karbonisering (HTC). Den avsedda användningen av hydrokol var att ersätta fossilt kol inom metallurgiska tillämp- ningar i järn och stålindustri.
Processmodeller utvecklades för att erhålla mass- och energibalanser för HTC-processen. Balanserna användes för att utvärdera de ekonomiska prestanda, i form av produktionskostnad för hydrokol samt olika lönsamhetsparametrar. Följande två huvudscenarier undersöktes:
- Scenario-1: HTC-processen integrerad med massabruket
- Scenario-2: Fristående HTC-process.
För att se effekten av att ha en eller två HTC-reaktorer utvecklades två fall för varje scenario, där det första fallet endast använde blandat slam från massabruket som råvara för HTC-processen (fall 1, en reaktor), medan det andra fallet använde både blandat slam och bark som råmaterial (fall 2, två reaktorer).
I scenario 1 undersöktes effekterna på massabrukets mass- och energibalanser av att integrera HTC-processen. Resultaten visade endast mycket små effekter på massabruket, på grund av att HTC-processen är betydligt mindre än bruket. Den totala mängden ånga till ångturbinen ökade med 0.8 % och 0.9 % för fall 1 respektive 2. I kombination med bortfall av slammet, som annars förbränns i brukets barkpanna, innebar detta en total ökning av förbrukningen av trädbränsle i pannan med 3.2 % respektive 3.6 %.
Genom att implementera en andra HTC-reaktor skulle produktionskostnaden för hydrokol i det integrerade scenariot (scenario 1) kunna sänkas från 4 600 SEK/ton (fall 1) till 3 700 SEK/ton (fall 2). Motsvarande produktionskostnader i det fristående scenariot (scenario 2) uppgick till 5 400 SEK/ton (fall 1) respektive 4 200 SEK/ton (fall 2). Både integration med massabruk och ökning av produktionskapaciteten av HTC visade sig därför vara strategier som kan leda till minskade produktionskostnader för hydrokol . Men även den lägsta produktionskostnaden som noteras i denna rapport är betydligt högre än motsvarande pris på kol. Detta tyder på att det krävs andra åtgärder för att hydrokol ska bli konkurrenskraftigt ur kostnadssynpunkt gentemot fossilt kol i den metallurgiska industrin. Exempel är möjligheten att använda ännu billigare råvaror, såväl som policyverktyg som riktar in sig på t.ex. CO2-utsläppen från användning av fossila material och energibärare inom järn- och stålindustrin.
Baserat på resultaten från investeringskalkylen dras slutsatsen att HTC-processen integrerad med ett massabruk är att föredra jämfört med en fristående HTC-process. Anledningen till att integrerad HTC föredras är att det ger högre netto nuvärde (NPV) och motsvarande lägre återbetalningstid, samt lägre produktionskostnader för hydrokol.