Grænt ál er okkar mál Andri Ísak Þórhallsson skrifar 29. apríl 2020 10:00 Álframleiðsla í iðnaði Í yfir 130 ár hefur ál (Al) verið framleitt í álverum með „Hall-Hérault“-aðferðinni þar sem súrál (Al2O3) er rafgreint í ál með kolefnisforskautum (C). Koldíoxíð (CO2) og ál (Al) myndast þá samkvæmt efnajöfnunni 2Al2O3 + 3C -> 2Al + 3CO2. Orkan sem þarf í þessa aðferð kemur bæði frá raforku og efnaorku sem losnar við bruna kolefnis. Vegna hnattrænnar hlýnunar eru sífellt gerðar meiri kröfur um að iðnaðarferlar losi minni eða jafnvel engar gróðurhúsalofttegundir. Umhverfisvæn álframleiðsla með óvirkum forskautum Á undanförnum árum hefur íslenska fyrirtækið Arctus Metals ehf. ásamt Nýsköpunarmiðstöð Íslands unnið að þróun álframleiðsluferils þar sem notuð eru rafskaut úr málmblöndu í stað kolefnisforskauta. Efnahvarfi álframleiðsluferilsins er hægt að lýsa með efnajöfnunni Al2O3 -> 2Al + 3O2, en þar sem forskautin taka ekki þátt í efnahvarfinu eru þau sögð vera óvirk. Augljós kostur við þessa nýju framleiðsluaðferð er sá að ekkert koldíoxíð myndast í framleiðsluferlinu, eingöngu ál og súrefni (O2). Það gerir þessa nýju framleiðsluaðferð afar umhverfisvæna. Annar kostur er sá að orkunotkun umhverfisvænnar álframleiðslu er um 20% minni en við hefðbundnar aðferðir vegna þess að orkan sem þarf til að framleiða forskautin er mun minni. Raforkunotkunin í umhverfisvænum álframleiðsluferli gæti verið um 13-14 kWh/kg, sem er svipað og í hefðbundnu „Hall-Héroult“-framleiðsluferli en hefðbundin álframleiðsluferli þurfa auk þess 4 kWh/kg áls aukaorku fyrir framleiðslu á kolaskautum. Ferli nýrrar álvinnsluNýsköpunarmiðstöð Íslands Orkan í álinu Mikil orka fer í framleiðslu áls en hvað skyldi vera hægt að fá mikla orku úr áli með því að brenna það? Miðað við 100% orkunýtni brunans fást um 8,6 kWh úr kg áls en ef miðað er við rúmmál áls er brennsluvarminn 23 kWh/l. Samsvarandi tölur fyrir dísilolíu eru 12 kWh/kg og 9,9 kWh/l. Miðað við rúmmálseiningu er því orkuinnihald áls tvöfalt á við orkuinnihald dísilolíu. Því er ekki furða að margir hafi skoðað kosti þess að nota ál til geymslu á orku sem hægt væri að grípa til þegar þörf er á. Þessi kostur væri enn vænlegri ef hægt væri að framleiða ál án þess að losa gróðurhúsaloftegundir líkt og mögulegt er með óvirkum forskautum. Guðmundur Gunnarsson og Jón Hjaltalín Magnússon við uppsetningu á tilraunadeiglu.Nýsköpunarmiðstöð Íslands Álrafhlöður Orkuna í áli má nýta í svokölluðum álsúrefnis-rafhlöðum þar sem raforka verður til þegar ál hvarfast við súrefni í andrúmsloftinu. Nokkur fyrirtæki eru að þróa þessa tækni, þar á meðal rússneska fyrirtækið AL Technologies sem framleiðir álrafhlöður sem gefa 4 kWh raforku og 4 kWh varma á hvert kg áls sem hvarfast. Á næstu misserum fyrirhugar Nýsköpunarmiðstöð Íslands að hefja samstarf við Al Technologies þar sem skoðaðar verða aðferðir til að endurnýta álhýdroxíðið og framleiða hreint ál að nýju með umhverfisvænum álframleiðsluferli Arctus Metals ehf. Græn hringrás álsins Með því að framleiða ál með óvirkum forskautum og nýta álið í hráefni fyrir orkuframleiðslu og baka loks aukaafurðina álhýdroxíð væri hægt að gera álframleiðslu og orkunýtingarferil með áli algjörlega umhverfisvænan. Höfundur er verkefnastjóri hjá Nýsköpunarmiðstöð Íslands. Þessi grein er hluti af ritröðinni Nýsköpun og rannsóknir sem varpar ljósi á fjölbreyttar vísindarannsóknir og nýsköpunarstarf sem unnið er að hérlendis. Greinarnar eru skrifaðar af starfsmönnum Nýsköpunarmiðstöðvar Íslands og eru úr ársskýrslu miðstöðvarinnar. Nánari upplýsingar um Nýsköpunarmiðstöð Íslands eru á www.nmi.is. Viltu birta grein á Vísi? Sendu okkur póst. Senda grein Nýsköpun Nýsköpun og rannsóknir Stóriðja Umhverfismál Mest lesið Þetta varð í alvöru að lögum! Snorri Másson Skoðun Jarðvegstilskipun Evrópu Anna María Ágústsdóttir Skoðun „Rússland hefur hins vegar ráðist inn í 19 ríki“ Einar Ólafsson Skoðun Jólahugvekja trans konu Arna Magnea Danks Skoðun Þegar lögheimilið verður að útilokunartæki Jack Hrafnkell Daníelsson Skoðun Er pláss fyrir unga karlmenn í kvennaheimi? Hnikarr Bjarmi Franklínsson Skoðun Framkvæmdir við gatnamót Höfðabakka Árni Guðmundsson Skoðun Samsköttun, samnýting eða skattahækkun? Kristófer Már Maronsson Skoðun Hvað ætlið þið að gera fyrir okkur Seyðfirðinga? Júlíana Björk Garðarsdóttir Skoðun Vandfýsin og útilokandi samstaða: Ólýðræðislegir tilburðir íslensku elítunnar gegn réttindabaráttu verkaðlýðsins Armando Garcia Skoðun Skoðun Skoðun Þegar Hr. X bjargaði jólunum Anna Bergþórsdóttir skrifar Skoðun Öll lífsins gæði mynda skattstofn Jens Garðar Helgason skrifar Skoðun Þegar lögheimilið verður að útilokunartæki Jack Hrafnkell Daníelsson skrifar Skoðun Vandfýsin og útilokandi samstaða: Ólýðræðislegir tilburðir íslensku elítunnar gegn réttindabaráttu verkaðlýðsins Armando Garcia skrifar Skoðun Mýtuvaxtarækt loftslagsafneitunar Sveinn Atli Gunnarsson skrifar Skoðun Hvað ætlið þið að gera fyrir okkur Seyðfirðinga? Júlíana Björk Garðarsdóttir skrifar Skoðun Jarðvegstilskipun Evrópu Anna María Ágústsdóttir skrifar Skoðun Jólagjöfin í ár Jón Pétur Zimsen skrifar Skoðun Samsköttun, samnýting eða skattahækkun? Kristófer Már Maronsson skrifar Skoðun Framkvæmdir við gatnamót Höfðabakka Árni Guðmundsson skrifar Skoðun Á krossgötum í Atlantshafi Gunnar Pálsson skrifar Skoðun Börnin fyrst – er framtíðarsýn Vestmannaeyja að fjara út? Jóhann Ingi Óskarsson skrifar Skoðun Jólahugvekja trans konu Arna Magnea Danks skrifar Skoðun Erum við sérstökust í heimi? Jean-Rémi Chareyre skrifar Skoðun Gerum betur í borgarstjórn. Endurheimtum traust og bætum þjónustu við borgarbúa á öllum aldri Magnea Marinósdóttir skrifar Skoðun Stóra myndin í fjárlögum Daði Már Kristófersson skrifar Skoðun „Rússland hefur hins vegar ráðist inn í 19 ríki“ Einar Ólafsson skrifar Skoðun Blessuð jólin, bókhaldið og börnin Kristín Lúðvíksdóttir skrifar Skoðun Þetta varð í alvöru að lögum! Snorri Másson skrifar Skoðun Er pláss fyrir unga karlmenn í kvennaheimi? Hnikarr Bjarmi Franklínsson skrifar Skoðun Bréfið sem aldrei var skrifað Grímur Atlason skrifar Skoðun Hugleiðingar úr Dölum um framkomin drög að Samgönguáætlun 2026-2040 Björn Bjarki Þorsteinsson skrifar Skoðun Íslensk ferðaþjónusta í nýju landslagi Ólína Laxdal skrifar Skoðun Sköpum öflugt, hafsækið atvinnulíf á viðskiptalegum forsendum! Gunnar Tryggvason skrifar Skoðun Hefurðu heyrt söguna? Ísak Hilmarsson skrifar Skoðun Teygjum okkur aðeins lengra Guðmundur Ingi Þóroddsson skrifar Skoðun Þingmenn raða sólstólum á Titanic Vigdís Gunnarsdóttir,Stefanía Hulda Marteinsdóttir,Þuríður Sverrisdóttir,Júnía Kristín Sigurðardóttir skrifar Skoðun Hamarsvirkjun: Þegar horft er framhjá staðreyndum og lýðræði Ásrún Mjöll Stefánsdóttir skrifar Skoðun Réttlæti án sannleika er ekki réttlæti Hilmar Kristinsson skrifar Skoðun Spilakassar í skjóli mannúðar og björgunar Alma Hafsteinsdóttir skrifar Sjá meira
Álframleiðsla í iðnaði Í yfir 130 ár hefur ál (Al) verið framleitt í álverum með „Hall-Hérault“-aðferðinni þar sem súrál (Al2O3) er rafgreint í ál með kolefnisforskautum (C). Koldíoxíð (CO2) og ál (Al) myndast þá samkvæmt efnajöfnunni 2Al2O3 + 3C -> 2Al + 3CO2. Orkan sem þarf í þessa aðferð kemur bæði frá raforku og efnaorku sem losnar við bruna kolefnis. Vegna hnattrænnar hlýnunar eru sífellt gerðar meiri kröfur um að iðnaðarferlar losi minni eða jafnvel engar gróðurhúsalofttegundir. Umhverfisvæn álframleiðsla með óvirkum forskautum Á undanförnum árum hefur íslenska fyrirtækið Arctus Metals ehf. ásamt Nýsköpunarmiðstöð Íslands unnið að þróun álframleiðsluferils þar sem notuð eru rafskaut úr málmblöndu í stað kolefnisforskauta. Efnahvarfi álframleiðsluferilsins er hægt að lýsa með efnajöfnunni Al2O3 -> 2Al + 3O2, en þar sem forskautin taka ekki þátt í efnahvarfinu eru þau sögð vera óvirk. Augljós kostur við þessa nýju framleiðsluaðferð er sá að ekkert koldíoxíð myndast í framleiðsluferlinu, eingöngu ál og súrefni (O2). Það gerir þessa nýju framleiðsluaðferð afar umhverfisvæna. Annar kostur er sá að orkunotkun umhverfisvænnar álframleiðslu er um 20% minni en við hefðbundnar aðferðir vegna þess að orkan sem þarf til að framleiða forskautin er mun minni. Raforkunotkunin í umhverfisvænum álframleiðsluferli gæti verið um 13-14 kWh/kg, sem er svipað og í hefðbundnu „Hall-Héroult“-framleiðsluferli en hefðbundin álframleiðsluferli þurfa auk þess 4 kWh/kg áls aukaorku fyrir framleiðslu á kolaskautum. Ferli nýrrar álvinnsluNýsköpunarmiðstöð Íslands Orkan í álinu Mikil orka fer í framleiðslu áls en hvað skyldi vera hægt að fá mikla orku úr áli með því að brenna það? Miðað við 100% orkunýtni brunans fást um 8,6 kWh úr kg áls en ef miðað er við rúmmál áls er brennsluvarminn 23 kWh/l. Samsvarandi tölur fyrir dísilolíu eru 12 kWh/kg og 9,9 kWh/l. Miðað við rúmmálseiningu er því orkuinnihald áls tvöfalt á við orkuinnihald dísilolíu. Því er ekki furða að margir hafi skoðað kosti þess að nota ál til geymslu á orku sem hægt væri að grípa til þegar þörf er á. Þessi kostur væri enn vænlegri ef hægt væri að framleiða ál án þess að losa gróðurhúsaloftegundir líkt og mögulegt er með óvirkum forskautum. Guðmundur Gunnarsson og Jón Hjaltalín Magnússon við uppsetningu á tilraunadeiglu.Nýsköpunarmiðstöð Íslands Álrafhlöður Orkuna í áli má nýta í svokölluðum álsúrefnis-rafhlöðum þar sem raforka verður til þegar ál hvarfast við súrefni í andrúmsloftinu. Nokkur fyrirtæki eru að þróa þessa tækni, þar á meðal rússneska fyrirtækið AL Technologies sem framleiðir álrafhlöður sem gefa 4 kWh raforku og 4 kWh varma á hvert kg áls sem hvarfast. Á næstu misserum fyrirhugar Nýsköpunarmiðstöð Íslands að hefja samstarf við Al Technologies þar sem skoðaðar verða aðferðir til að endurnýta álhýdroxíðið og framleiða hreint ál að nýju með umhverfisvænum álframleiðsluferli Arctus Metals ehf. Græn hringrás álsins Með því að framleiða ál með óvirkum forskautum og nýta álið í hráefni fyrir orkuframleiðslu og baka loks aukaafurðina álhýdroxíð væri hægt að gera álframleiðslu og orkunýtingarferil með áli algjörlega umhverfisvænan. Höfundur er verkefnastjóri hjá Nýsköpunarmiðstöð Íslands. Þessi grein er hluti af ritröðinni Nýsköpun og rannsóknir sem varpar ljósi á fjölbreyttar vísindarannsóknir og nýsköpunarstarf sem unnið er að hérlendis. Greinarnar eru skrifaðar af starfsmönnum Nýsköpunarmiðstöðvar Íslands og eru úr ársskýrslu miðstöðvarinnar. Nánari upplýsingar um Nýsköpunarmiðstöð Íslands eru á www.nmi.is.
Þessi grein er hluti af ritröðinni Nýsköpun og rannsóknir sem varpar ljósi á fjölbreyttar vísindarannsóknir og nýsköpunarstarf sem unnið er að hérlendis. Greinarnar eru skrifaðar af starfsmönnum Nýsköpunarmiðstöðvar Íslands og eru úr ársskýrslu miðstöðvarinnar. Nánari upplýsingar um Nýsköpunarmiðstöð Íslands eru á www.nmi.is.
Vandfýsin og útilokandi samstaða: Ólýðræðislegir tilburðir íslensku elítunnar gegn réttindabaráttu verkaðlýðsins Armando Garcia Skoðun
Skoðun Vandfýsin og útilokandi samstaða: Ólýðræðislegir tilburðir íslensku elítunnar gegn réttindabaráttu verkaðlýðsins Armando Garcia skrifar
Skoðun Gerum betur í borgarstjórn. Endurheimtum traust og bætum þjónustu við borgarbúa á öllum aldri Magnea Marinósdóttir skrifar
Skoðun Hugleiðingar úr Dölum um framkomin drög að Samgönguáætlun 2026-2040 Björn Bjarki Þorsteinsson skrifar
Skoðun Þingmenn raða sólstólum á Titanic Vigdís Gunnarsdóttir,Stefanía Hulda Marteinsdóttir,Þuríður Sverrisdóttir,Júnía Kristín Sigurðardóttir skrifar
Skoðun Hamarsvirkjun: Þegar horft er framhjá staðreyndum og lýðræði Ásrún Mjöll Stefánsdóttir skrifar
Vandfýsin og útilokandi samstaða: Ólýðræðislegir tilburðir íslensku elítunnar gegn réttindabaráttu verkaðlýðsins Armando Garcia Skoðun