シリコンのグリーン生産は2～3年以内に可能になるかもしれない

Jun 23, 2023

この記事/プレスリリースは、NTNU ノルウェー科学技術大学によって費用が支払われ、発表されています - 続きを読む

ノルウェーはヨーロッパ最大のアルミニウムとシリコンの生産国です。 金属産業はこの国の最も重要な輸出産業の 1 つですが、CO2 排出量の 10% を占めています。

ノルウェーは気候目標を達成するために、現在の生産方法での排出レベルを早急に削減する必要がある。

NTNU は、CO2 と NOx の直接排出をすべて除去する工業プロセスの特許を取得しました。 このプロセスはSisAlと名付けられました。

石英は、従来の製錬プロセスと SisAl 法の使用の両方の原料です。

今日の技術では、石英が炭素と反応すると CO2 が生成されます。 SisAl プロセスでは、炭素の代わりにアルミニウムを還元剤として使用するため、CO2 の生成が回避されます。

「技術的には、新しい方法を使用して工業規模でシリコンを生産することを妨げるものは何もないと私たちは信じています。 そして、それはエネルギーの節約にもなります」とNTNUの材料研究者であるマリア・ウォリンは言います。

「SisAlプロセスは発熱性であり、石英とアルミニウムの反応によってエネルギーが放出されることを意味します。 現在の方法は吸熱的であり、石英を還元するにはエネルギーを追加する必要があります。 SisAl は、完成したシリコン 1 トンあたりのエネルギー消費量の 3 分の 1 しか使用しません」とウォーリン氏は言います。

従来の技術では、炉に投入される石英の 85 ～ 92 パーセントが使用されます。 このプロセスでは粉末状の石英も使用できるため、SisAl は 97 ～ 99 パーセントを利用します。

Wallin と Gabriella Tranell 教授は、NTNU が主導する大規模な EU プロジェクト SisAl Pilot および SisAl Slag を調整しています。 ヨーロッパと南アフリカの研究および産業のパートナー 22 社が、NTNU の特許に基づいてこのプロセスを開発しました。

ノルウェー南部のフィスカーにあるエルケムのパイロットセンターとスペインのフンディシオネス・レイ鋳造工場では、数十回のパイロットテストが実施された。

Wallin 氏は、SisAl 法には他にも多くの利点があると述べています。

CO2 と NOx の直接排出をすべて除去し、エネルギーを節約することに加えて、新しいシリコン製造プロセスでは、アルミニウム産業から出るスラグ (ドロス) とスクラップが使用されます。

SisAl プロセスでは、シリコン製造の還元剤としてスラグを使用できます。 食品包装などの薄いアルミニウムのスクラップにも同じことが当てはまります。

SisAl プロセスでは、酸化カルシウムや酸化アルミニウムなどのスラグも生成されますが、これらは鉄鋼業界で需要のある物質であるとウォリン氏は言います。

新しい製錬プロセスでは、微細な石英（「微粉」）を使用できるため、原料の有効活用も図れます。 従来のプロセスでは、微粒子を除去する必要があります。

「私たちが現在最も時間を費やしている課題は、金属産業を含む循環型ビジネス モデルを構築することです。 私たちは、環境と経済の両方に利益をもたらす相乗効果の大きなチャンスがあると考えています」とウォリン氏は言います。 「私たちは原材料をより有効活用し、排出量を可能な限り低く抑え、エネルギー消費を減らし、最大限に再利用し、廃棄物を最小限に抑えることを目指しています。 もちろん、当局がCO2排出量に対して課す税金の規模も計算の要素となります。」

シリコンはノルウェーの Elkem and Wacker によって生産されています。 ウォリン氏は、今日のシリコン製錬所は、多額の投資をすることなく、現在の生産の補足または部分的な代替として SisAl 技術を使用できると考えています。

SisAl生産のパイロットプラントは、EUプロジェクトの一環として南アフリカに建設されている。 ウォリン氏は、これが最終的に産業規模の施設が建設される前のマイルストーンであると考えています。

EU はシリコンを極め​​て重要な半金属として指定しました。 シリコンは半導体特性を備えており、回路基板、太陽電池、およびあらゆる電子機器において重要な材料です。

アルミニウムとの合金であるシリコンも、私たちが日常的に使用する多くの材料の一部です。 現在、中国は世界のシリコン生産量の3分の2を占めています。