Cemonite ble etablert i 2019, på restmaterialer fra gruvevirksomhet har de utviklet en sementtype basert på alkaliaktiverte bindemiddel. Prosjektet er et godt eksempel på hvordan forskningsbasert innovasjon kan bidra til å gjøre byggebransjen mer sirkulær. Pilotanlegget er utstyrt med automatiseringssystemer fra Schneider Electric.

– Vi kom inn på et tidlig stadium, og det har vært jobbet mye med mølla. Vi har gått inn som samarbeidspartner fordi vi ser muligheten for at det etableres en fullskala fabrikk, sier prosjektleder John Andreas Hjelset i Schneider Electric AS.

Sementproduksjon er på den globale topp 10-listen over de største enkeltkildene til CO₂-utslipp. Portlandsement er den mest brukte sementtypen, og ble patentert i England tilbake i 1824. Cemonite skal produsere med 70 % mindre CO₂-utslipp enn den nyeste portlandsementen.

Tradisjonell betongproduksjon må sprenge ut fjell for å få råmasse, så må de tørke massen til ≤ 0,5 % fuktighet.

– Foruten at vår masse – Noritt – allerede er sprengt ut, har vi en mer effektiv mølle. Og vi bruker en mindre tørker som drar med seg fukt ut, vi kan ha rundt 3 % fuktighet i massen, sier Hebnes.

Fabrikken bruker en vertikal rullemølle (VRM) som maler massen til fint pulver. Store partikler skilles ut og sendes tilbake for en ny runde i møllen. – Vi sender inn varmluft på ca. 70 °C, og kan ha rundt 3 % fuktighet i massen, sier Hebnes.

Fra møllen går pulveret via rør til en siloen. Her er blandeanlegget ned fire kammer for ingredienser som måles opp og doseres.

– Per i dag er sementen en to-komponent-blanding. Pulveret tilsettes en alkalisk væske (AAM) i betongbilen, sier automasjonsteknikker Adrian Gimre. – Men vi jobber for få den alkaliske aktivatoren også på pulverform – vi vil gjøre herdingen mest mulig knirkefritt for kundene som skal produsere betong.

Cemonites forskningsavdeling og laboratorium ligger rett ved Sola flyplass. Pilotfabrikken, som ligger på Sviland utenfor Sandnes, ble kjørt i gang september 2024. Råvaren til sementproduksjonen er avgangsmasse fra Titania gruver sør i Rogaland. Noritten er ikke en homogen masse.

– I forhold til produksjonens omfang har fabrikken en relativt stor mengde sensorer og mange målepunkt. Dette fordi Cemonite skal tilegne seg mer kunnskap om hvordan de skal takle variasjoner i produksjonsprosessen, sier applikasjonsdesigner Stian Bjerkeset i Schneider Electric AS.

– Det er ulike bergarter i massen som blir til overs fra gruvedriften, og mineralsammensettingen vil kunne variere noe. fra batch til batch. Vi må derfor kunne endre prosessparametere i møllen.

I Cemonite er de ikke bekymret for tilfanget av råstoff i overskuelig fremtid. Titania har demmet opp en dal og fylt den med avgangsmasse, landdeponiet holder 50 millioner kbm. Dessuten er det beregnet at malm-intrusjonen inneholder fortsatt mer enn 300 millioner tonn malm og det ligger planer for mer enn 60 års videre drift.

– Det er utfordringer rundt avfallshåndtering for gruveselskapene, men vi gjør avgangsmassen deres til en ressurs. Vi skal jo bidrar til en sirkulær økonomi, sier Hebnes. – Vi ser også muligheten for å hente avgangsmasse fra andre gruver, og på lab-en tester de om vi kan bruke andre biprodukter som slagg fra smelteverk.

Fabrikken bruker stort sett kjente prosesser i sementproduksjonen. Men dette skal styres og kontrolleres. Cemonite bruker IP67 IO-link for distribuert kontroll. De har plassert ut 29 IO-Link-mastere som fungerer som gateway-er for tilkobling av enheter som sensorer, ventiler og digital IO. Masterne overfører maskindata, prosessparametere og diagnosedata til en IPC.

– Du kan kan kontrollere hele fabrikken med én IPC, men det kan være fornuftig å sette opp også en redundant som speiler denne. Skulle den første svikte, vil kritiske operasjoner fortsatt kjøres, forklarer Hjelset.

– Piloten begynte så smått med tradisjonelle, harde PLS-er, men disse er mer krevende å koble til IO. Derfor ønsket vi å gå over til en mer anvendelig løsning, forteller Gimre.

Et industrielt pilotanlegg er under stadig utvikling. Derfor har det vært viktig med en teknisk løsning og programvare som enkelt lar seg tilpasse og justere underveis.

– Vi har utviklet mye selv når det gjelder fabrikkteknologi og prosessregulering. I en pilotfase der vi må prøve oss litt frem er fleksibiliteten til å justere og optimalisere produksjonen fortløpende veldig nyttig for oss.

Løsningen har derfor en høy grad av fleksibilitet, samtidig som programvaren er utviklet etter de nyeste standardene for kommunikasjon med åpne protokoller.

– Vi har utviklet et bibliotek med mange standard objekter og funksjoner slik at de kan integreres på en enkel måte. Dette biblioteket er tilgjengelig for alle og kan gjenbrukes i andre prosjekt, sier Hjelset. – Behovet deres endret seg underveis og det ble en del jobb, men nå ligger alt godt til rette for en fullskala bedrift med stor grad av automasjon.

Prosjektet var opprinnelig tiltenkt å gjennomføres med M580 dPAC, men siden det var behov for en mer fleksibel og skalerbar løsning ble det valgt en Linux-basert Soft dPAC.

– Dette gir langt bedre kapasitet og protokollstøtte, du får lettere tilkobling til IoT og mulighet for flere virutelle dPACs på samme maskinvare, sier Bjerkeset.

– Vi får mye mer data inn, som status på sensoren og driftstimer siden sist kalibrering. Plug & play funksjonen gjøre det enkelt både å bytte ut sensor med en ny og å flytte sensorene, sier Gimre.

For å få alt til å fungere har Cemonite tatt i bruk EcoStruxure Automation Expert (EAE), en plattform for programvaredefinert automatisering, som muliggjør neste generasjons integrerte arkitekturer og Industri 4.0-løsninger.

– Med denne leverandør-uavhengige plattformen kan du forene og distribuere applikasjonene våre til kontrollere, IPC-er, HMI-er og frekvensomformere i en og samme applikasjon, sier Bjerkeset. – EAE gir en utrolig fleksibilitet, vi kan til og med bruke tredjepart maskinvare som støtter UniversalAutomation.org IEC61499 runtime.

– Skal vi være konkurransedyktige må vi ha en høy grad av automasjon i fabrikken. Om vi ikke utnytter EAE fullt ut nå, så er systemet satt opp slik at det blir relativt enkelt å tilføre funksjoner, sier Hebnes.

Forskningsavdelingen ser på sammensetningen i råvaren og variasjoner i produksjonsprosessen. Dette blir testet ut i fabrikken.

– Det er finmekanikk på laben, men det forekommer at materialer oppfører seg annerledes i en større mølle, sier Gimre. – I piloten tester vi blant annet under ekstreme parametere, for å finne ut hvilket mulighetsrom vi har. Så sender vi materialprøver fra fabrikker til laben for å se om stoffet er godt egnet.

Produktutvikling er en viktig del av virksomheten, og Cemonite jobber med å utvikle alternative sementsorter for jerseyblokker, belegningsstein og betongheller.

– Vi begynner med produkter som har kort vei til markedet. Vi har noen prosjekter gående, der vi får tilbakemelding fra pilotkunder, sier Hebnes. ‒ En av utfordringene de har er NS206 standard for betong, der står det at du må ha minimum så og så mye portlandsement for å kalle det betong. Vi mener at det er mulig å lage betong god kvalitet uten portlandsement. Kan vi komme inn under et standardverk på nasjonalt nivå, vil det være en anerkjennelse for det vi driver med.

Rogalandsbedriften jobber for å på plass både produktsertifisering og miljødeklarasjonen EPD (Environmental Product Declaration).

– Markedet er i økende grad opptatt av bærekraft, og EPD kan brukes som grunnlag i miljøregnskap for større prosjekter, sier Gimre.

– Det er energimåling på mye av utstyret, og dokumentasjon blir viktig. Det stilles stadig strengere krav til bærekraftsrapportering til industri og gruvedrift. Med EAE får de full kontroll på prosessene og gode data, og de kan vise sporbarhet på hver batch, fra råvare til sluttprodukt, forteller Hjelset.

 – Konseptet med Cemonite er en god historie, det er sirkulær økonomi og det blir mindre utslipp. Dette helt i tråd med våre bærekraftmål, sier han.