Livsløpsanalyse av ny katodebar-teknologi i aluminiumindustrien: Bærekraftspotensial og sirkulære forretningsmodeller

Abstract

Denne masteroppgaven undersøker miljøeffektene og potensialet for resirkulering knyttet til utviklingen og implementeringen av en ny type katodebarer, Hc Collectorbar i aluminiumsindustrien. Bakgrunnen er at dagens katodebarer, som kombinerer kobber og stål i en fast sammensveising, gjør effektiv gjenbruk og materialgjenvinning vanskelig. Den nye teknologien som vurderes muliggjør separasjon og resirkulering av kobber og stål ved slutten av produktets levetid.

Ved bruk av livsløpsanalyse (LCA) og programvaren SimaPro med ReCiPe-metodikk er fire ulike scenarier analysert: dagens teknologi med og uten resirkulert materiale, og ny teknologi med og uten resirkulert materiale. Det er gjennomført sensitivitetsanalyser for å vurdere påvirkning av variasjoner i energiforbruk, materialmengder og utslippsfaktorer. I tillegg vurderes det en mulig panteordning som insentiv for å fremme tilbakelevering og gjenvinning.

Analysen viser at den nye teknologien gir betydelige miljøgevinster sammenlignet med dagens løsning, særlig når resirkulerte materialer benyttes. I basis-scenarioet med dagens teknologi og primærmaterialer er klimagassutslippet beregnet til 1 012,54 kg CO₂-ekvivalenter per katodebar. Ved å erstatte råmaterialene med resirkulerte metaller reduseres utslippet til 498,84 kg CO₂-ekvivalenter. Innføring av ny teknologi gir ytterligere forbedringer: med primærmaterialer reduseres utslippet til 124,06 kg CO₂-ekvivalenter, mens kombinasjonen av ny teknologi og resirkulerte materialer gir et netto negativt utslipp på –379,59 kg CO₂-ekvivalenter. Dette innebærer en samlet utslippsreduksjon på over 1 382 kg CO₂ sammenlignet med dagens praksis uten resirkulering. Selv om produksjonen av den nye teknologien medfører noe høyere energibruk i selve produksjonsprosessen, veies dette opp av betydelig lavere utslipp knyttet til materialbruk og avfallshåndtering.

Oppgaven konkluderer med at teknologien har høyt potensial både miljømessig og økonomisk, men peker også på behovet for fullskalatesting, videre prosessoptimalisering og avklaringer knyttet til implementering i industrien. Oppgaven gir et konkret beslutningsgrunnlag for videre teknologiutvikling og viser hvordan bærekraftige designvalg kan gi reelle effekter i tunge industriprosesser.

Forord

Denne masteroppgaven markerer avslutningen på mine fire år ved Industriell Økonomi med fordypning innen innovasjon og produktrealisering ved Norges miljø- og biovitenskapelige universitet (NMBU), våren 2025. Arbeidet med oppgaven startet allerede sommeren i fjor, og temaet har fulgt meg gjennom det siste året. Jeg håper oppgaven kan bidra til å belyse et fagfelt som hittil har vært lite undersøkt, og at den kan stimulere til videre utvikling mot lavere utslipp i aluminiumsindustrien.

Jeg vil rette en stor takk til min hovedveileder, Jesper Frausig, som har kommet med verdifulle og konstruktive tilbakemeldinger gjennom hele prosessen. Takk også til Storvik Group, som lot meg være Summer Intern i fjor og introduserte meg for dette spennende fagområdet. En særlig takk rettes til CEO Stein Kjartan Vik, som har vært en god samtalepartner underveis, samt til Endre Hånde og Sindre Tveitnes for teknisk veiledning og støtte.

Til slutt vil jeg takke samboer, familie og venner for støtten, tålmodigheten og motivasjonen dere har gitt meg underveis i arbeidet.

Tusen takk for fire innholdsrike år på NMBU, preget av høyt tempo, bratt læringskurve og mange gode erfaringer.

Johan Ansnes Oslo, 14. mai 2025

Sammendrag

Denne masteroppgaven undersøker miljøeffektene og potensialet for resirkulering knyttet til utviklingen og implementeringen av en ny type katodebarer, Hc Collectorbar i aluminiumsindustrien. Bakgrunnen er at dagens katodebarer, som kombinerer kobber og stål i en fast sammensveising, gjør effektiv gjenbruk og materialgjenvinning vanskelig. Den nye teknologien som vurderes muliggjør separasjon og resirkulering av kobber og stål ved slutten av produktets levetid.

Ved bruk av livsløpsanalyse (LCA) og programvaren SimaPro med ReCiPe-metodikk er fire ulike scenarier analysert: dagens teknologi med og uten resirkulert materiale, og ny teknologi med og uten resirkulert materiale. Det er gjennomført sensitivitetsanalyser for å vurdere påvirkning av variasjoner i energiforbruk, materialmengder og utslippsfaktorer. I tillegg vurderes det en mulig panteordning som insentiv for å fremme tilbakelevering og gjenvinning.

Analysen viser at den nye teknologien gir betydelige miljøgevinster sammenlignet med dagens løsning, særlig når resirkulerte materialer benyttes. I basis-scenarioet med dagens teknologi og primærmaterialer er klimagassutslippet beregnet til 1 012,54 kg CO₂-ekvivalenter per katodebar. Ved å erstatte råmaterialene med resirkulerte metaller reduseres utslippet til 498,84 kg CO₂-ekvivalenter. Innføring av ny teknologi gir ytterligere forbedringer: med primærmaterialer reduseres utslippet til 124,06 kg CO₂-ekvivalenter, mens kombinasjonen av ny teknologi og resirkulerte materialer gir et netto negativt utslipp på –379,59 kg CO₂-ekvivalenter. Dette innebærer en samlet utslippsreduksjon på over 1 382 kg CO₂ sammenlignet med dagens praksis uten resirkulering. Selv om produksjonen av den nye teknologien medfører noe høyere energibruk i selve produksjonsprosessen, veies dette opp av betydelig lavere utslipp knyttet til materialbruk og avfallshåndtering.

Oppgaven konkluderer med at teknologien har høyt potensial både miljømessig og økonomisk, men peker også på behovet for fullskalatesting, videre prosessoptimalisering og avklaringer knyttet til implementering i industrien. Oppgaven gir et konkret beslutningsgrunnlag for videre teknologiutvikling og viser hvordan bærekraftige designvalg kan gi reelle effekter i tunge industriprosesser.

Abstract

This master’s thesis investigates the environmental impacts and recycling potential associated with the development and implementation of a new type of cathode bar, the Hc Collectorbar, in the aluminum industry. The background is that today’s cathode bars, which combine copper and steel in a fixed weld, make effective reuse and material recovery difficult. The new technology under consideration enables the separation and recycling of copper and steel at the end of the product’s life cycle.

Using life cycle assessment (LCA) and the software SimaPro with the ReCiPe methodology, four different scenarios are analyzed: current technology with and without recycled materials, and new technology with and without recycled materials. Sensitivity analyses are conducted to assess the impact of variations in energy consumption, material quantities, and emission factors. In addition, a potential deposit-return scheme is evaluated as an incentive to promote return and recycling.

The analysis shows that the new technology offers significant environmental benefits compared to the current solution, particularly when recycled materials are used. In the baseline scenario using current technology with primary materials, greenhouse gas emissions are estimated at 1,012.54 kg CO₂-equivalents per cathode bar. By replacing raw materials with recycled metals, emissions are reduced to 498.84 kg CO₂-equivalents. Implementing the new technology yields further improvements: with primary materials, emissions drop to 124.06 kg CO₂-equivalents, while combining new technology with recycled materials results in net negative emissions of –379.59 kg CO₂-equivalents. This represents a total reduction of more than 1,382 kg CO₂ compared to current practice without recycling. Although the production of the new technology involves slightly higher energy consumption in the manufacturing phase, this is offset by significantly lower emissions related to material production and waste handling.

The thesis concludes that the technology has high potential both environmentally and economically, but also highlights the need for full-scale testing, further process optimization, and clarification regarding industrial implementation. The thesis provides a concrete decision-making basis for further technology development and demonstrates how sustainable design choices can deliver tangible impacts in heavy industrial processes.