OM DIN KEMI

Historien bakom

Text och bild

Kontakta oss

periodiska
systemet

UPPSLAGSDEL

Industriell kemi

6-9-1

Industriell kemi

Mycket av det vi dagligen konsumerar tillverkas i olika former av industriella processer som involverar kemi. I en del fall är det frågan om råvaror och i andra fall färdiga produkter. Det är oftast frågan om tillverkning av väldigt stora mängder. Till exempel tillverkas varje år flera hundra miljoner ton plast i världen.

6-9-2

Dricksvatten

Varje person i Sverige använder omkring 150 liter dricksvatten varje dygn. Det vatten som vi använder i våra städer kallas urbant vatten. I Sverige har vi nästan 1 750 vattenverk som förser oss med rent dricksvatten. Tillsammans producerar de nästan 900 miljarder liter dricksvatten per år. Råvaran till dricksvatten är råvatten. Råvatten som kommer från en sjö eller vattendrag kallas ytvatten. Råvatten kan även pumpas upp direkt från underjorden. Det kallas grundvatten. Sveriges ytvattenverk är få men stora och försörjer framförallt storstäder med dricksvatten. Totalt finns det 170 stycken som tillsammans producerar hälften av allt dricksvatten i Sverige.

Första steget är att råvattnet renas med kemisk fällning. Med fällning menas att lösta ämnen blir olösliga. Då faller de ut ur lösningen. Vanliga fällningskemikalier är aluminiumsulfat och järnklorid. Aluminiumjonerna och järnjonerna är positivt laddade och binder till så kallade humusämnen som är negativt laddade.  Humusämnen är organiskt material som bildas när döda växter och djur bryts ner. Tillsammans bildar jonerna och humusämnena små klumpar som kallas flockar. Flockarna leds därefter in i bassänger där de sjunker till botten och tas ut ur reningsprocessen. Vattnet leds vidare till ett snabbfilter där vattnet filtreras genom sand. De sista flockarna som finns kvar i vattnet fastnar i sanden.

Därefter leds vattnet till långsamfilter. I bassängerna finns ett skikt av aktiva mikroorganismer som bryter ner organiska ämnen i vattnet. Vattnets färg, lukt och smak minskar eftersom innehållet av organiska ämnena minskar i vattnet.

Innan vattnet pumpas ut i ledningsnätet behandlas det med ultraviolett ljus. Detta ljus förstör DNA i mikroorganismerna så att de inte kan föröka sig. När vattnet kommer ut tillsätts en liten mängd klor så att ingen tillväxt av mikroorganismer ska ske i det flera mil långa ledningsnätet.

6-9-3

Malm, mineral och gruvor

Mineral som innehåller värdefulla metaller kallas malmmineral. Med malm menas då metalliska mineral som vi hittar koncentrerade till sådana halter att de kan brytas ekonomiskt. Termen malm är alltså definierad från ett ekonomiskt perspektiv. Om det är en malm eller inte beror alltså inte bara på hur mycket det finns av metallen. Det beror också på hur dyrt den går att sälja och hur kostsamt det är att utvinna den. För att vara en guldmalm måste halten i dagsläget ligga kring 1-2 gram per ton berg. Sverige är en av Europas största metallproducenter, framför allt när det gäller järn (Fe) och zink (Zn). Dessa metaller kommer främst från de stora järnmalmsgruvorna i Norrbotten och från ett flertal gruvor i Västerbotten och Bergslagen.

Malm bryts antingen i dagbrott eller under jord. Vid gruvbrytning borras hål i malmen som fylls med flytande dynamit. Sedan sprängs malmen i mindre bitar.  Den brutna malmen krossas, mals och anrikas. Vid anrikningen separeras malmmineralen från det oekonomiska ”gråberget”. Detta kan göras till exempel genom att använda starka magneter för järnmalm, skakbord för guldmalm eller flotation för koppar-, zink- och blymalm. Flotation är en kemisk process där de värdefulla mineralen görs hydrofoba och fångas upp av luftbubblor. Därmed separeras de från de hydrofila gråbergsmineralen. Slutligen förädlas mineralen till ren metall, till exempel i ett smältverk.

6-9-4

Oljeraffinaderier

Stenkol och brunkol används ofta direkt som de är som bränsle, främst för uppvärmning. Råolja renas och förädlas däremot normalt i ett raffinaderi. Där värms råoljan till omkring 400 °C så att alla kolväten blir gasformiga. De olika ämnena i oljan delas upp i en destillationskolonn. En destillationskolonn delar upp flyktiga ämnen efter deras kokpunkt.

När ångorna stiger uppåt i destillationsanläggningen kyls de ner och kondenserar till vätska igen. Ju tidigare de kokar desto högre upp kommer de i destillationskolonnen. Gasol, som kokar vid lägst temperatur kommer ut i toppen. Bensin, kommer ut ganska högt upp, flygbränsle lite lägre ned, följt av diesel och brännolja. Det som blir kvar kallas för bitumen och används som asfalt på vägarna. Naturgas renas också, bland annat från små mängder av svavelföreningar och koldioxid.

På senare år har intresset för förnybar råvara till raffinaderierna blivit en viktig framtidsfråga. Idag tillverkas talldiesel och tallbensin i Stenungsund från skogsråvara.

6-9-5

Plasttillverkning

Plaster är material som består av långa polymerer och som kan formas till produkter. När plast tillverkas är den först flytande och stelnar sedan. Runt 40 % av den plast som tillverkas används till förpackningar. Det näst största användningsområdet för plast är inom byggsektorn. Omkring 20 % av plasten används här i produkter som exempelvis golv, isolering, vatten- och avloppsrör, kablar och fönsterprofiler. En modern bil innehåller mer än 1000 plastdelar. Halva bilens volym är faktiskt plast. Inom elektroniken används plasterna i allt från enkla kablar och hushållsapparater till mobiltelefoner. Plasternas förmåga att isolera elektrisk ström gör dem idealiska inom elektronik. Inom jordbruket används plastfilmer till att täcka över jorden och grödorna.

Även om det finns många olika plastsorter så är det sex plaster som står för 80 % av plastanvändningen inom EU. Det är polyeten (PE), polypropen (PP), polyvinylklorid (PVC), polyuretan (PUR), polyetentereftalat (PET) och polystyren (PS). Vi kallar dessa volymplaster.

I anslutning till ett oljeraffinaderi görs också så kallad krackning. Då sönderdelas större kolväten med hjälp av värme, högt tryck och vatten. Till exempel bildas eten som används bland annat för att framställa plaster. Polyeten är en vanlig plast som till exempel används i plastpåsar.

De flesta plaster tillverkas idag av fossila råvaror som råolja eller naturgas. De kan också tillverkas av bio-baserade råvaror. Efterfrågan på bio-baserade plaster ökar stadigt. Det gör också användningen av återvunnen plast. I Sverige finns forskning kring möjligheter att tillverka plast från skogs- och jordbruksavfall.

6-9-6

Papperstillverkning

Trä är ett användbart byggmaterial. Det går också att göra helt andra material, till exempel papper, från trä. Det första steget är att göra pappersmassa. I Sverige används främst träflis från gran, tall och björk som råvara. Vid tillverkning av pappersmassa friläggs fibrerna. Det kan göras på olika sätt. I en mekanisk massaprocess bearbetas träet tillsammans med vatten. Tanken är att allt som finns i träet också ska finnas kvar i massan. Massan innehåller alltså både cellulosa, hemicellulosa och lignin.

I en kemisk massaprocess kokas istället träet med olika kemikalier. Vid tillverkningen av kemisk massa avlägsnas ligninet från fibrerna. Det görs för att fibrerna ska bli mer flexibla och inte brytas ner så snabbt. Den vanligaste kemiska massaprocessen kallas för sulfatprocessen. I sulfatprocessen kokas träet i en lösning av natriumhydroxid och natriumvätesulfid. Det mesta av ligninet och omkring hälften av hemicellulosan löses upp i kokningen. Efter kokningen tvättas massan noggrant. Ofta bleks den sedan med klordioxid och väteperoxid. Om du åker förbi i närheten av en sulfatmassafabrik kommer du säkert känna en speciell lukt från fabriken. Det som luktar är olika svavelföreningar, till exempel vätesulfid. Svavelföreningar har ofta en stark lukt så det behövs väldigt lite för att man ska känna lukten.

Pappersmassa kan också framställas genom att samla in returpapper som löses upp och bearbetas. Statistiskt sett kan cellulosafibrerna återanvändas upp till sex gånger. Sedan är de för trasiga för att ge ett tillräckligt starkt papper. Eftersom till exempel hushållspapper och toalettpapper inte återvinns bör dessa tillverkas av returpapper.

Papper där hög styrka är viktigt görs av barrvedsmassa. De långa fibrerna ger extra hållfasthet. I kopiatorpapper använder man hellre lövvedmassa med korta fibrer som ger en jämnare tryckyta. Det går också att gjuta pappersmassa till olika former. Äggkartonger görs på detta vis.

Det är inte bara papper som tillverkas av massa. Även hygienprodukter såsom tamponger nyttjar ofta massa som råvara. Oftast används då en pappersmassa som nästan bara består av cellulosa.