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 Friðum Eyjafjörð Jana Salóme Ingibjargar Jósepsdóttir Skoðun Mun gervigreind skapa stafræna stéttaskiptingu á Íslandi? Björgmundur Guðmundsson Skoðun Það skiptir máli hvernig gervigreind er notuð í kennslu Hjörvar Ingi Haraldsson Skoðun Langar þig að vera sjóklár? Steinunn Ása Þorvaldsdóttir,Jakob Frímann Þorsteinsson Skoðun Nú hefst samræmt próf í stærðfræði Sigrún Ólöf Ingólfsdóttir Skoðun Kaldar kveðjur frá forsætisráðherrra til ferðaþjónustunnar Pétur Óskarsson Skoðun Sóknaráætlanir landshlutanna – lykillinn að sterkara Íslandi Páll Snævar Brynjarsson,Sigríður Ó. Kristjánsdóttir,Sveinbjörg Rut Pétursdóttir,Albertína Friðbjörg Elíasdóttir,Bryndís Fiona Ford,Ingunn Jónsdóttir,Berglind Kristinsdóttir,Páll Björgvin Guðmundsson Skoðun Við fögnum en gleymum ekki Sandra B. Franks Skoðun Sanngirni í Kópavogsmódelinu Eydís Inga Valsdóttir Skoðun Ríkisstjórnarflokkarnir fylgja Landsvirkjun – gegn Þjórsárverum Svandís Svavarsdóttir,Álfheiður Ingadóttir Skoðun Skoðun Skoðun Nýr vegvísir Evrópusambandsins um jafnrétti kynjanna Clara Ganslandt skrifar Skoðun Frá stjórnun til tengsla – Endurmat á atferlismeðferð í ljósi tilfinningagreindar Kristín Magdalena Ágústsdóttir skrifar Skoðun Blaður 35 Gunnar Hólmsteinn Ársælsson skrifar Skoðun Kaldar kveðjur frá forsætisráðherrra til ferðaþjónustunnar Pétur Óskarsson skrifar Skoðun Nú hefst samræmt próf í stærðfræði Sigrún Ólöf Ingólfsdóttir skrifar Skoðun Rangfærslur Viðskiptaráðs Finnbjörn A. Hermannsson skrifar Skoðun Sanngirni í Kópavogsmódelinu Eydís Inga Valsdóttir skrifar Skoðun Ríkisstjórnarflokkarnir fylgja Landsvirkjun – gegn Þjórsárverum Svandís Svavarsdóttir,Álfheiður Ingadóttir skrifar Skoðun Skapandi framtíð – forvarnir og félagsstarf í Hafnarfirði Kristín Thoroddsen skrifar Skoðun Upplýsingar um mataræði barna og unglinga á landsvísu eru of gamlar – það er óásættanlegt Birna Þórisdóttir,Sigurbjörg Bjarnadóttir,Inga Þórsdóttir skrifar Skoðun Hvaða orka? Birgir Sverrisson skrifar Skoðun Það skiptir máli hvernig gervigreind er notuð í kennslu Hjörvar Ingi Haraldsson skrifar Skoðun Friðum Eyjafjörð Jana Salóme Ingibjargar Jósepsdóttir skrifar Skoðun Sóknaráætlanir landshlutanna – lykillinn að sterkara Íslandi Páll Snævar Brynjarsson,Sigríður Ó. Kristjánsdóttir,Sveinbjörg Rut Pétursdóttir,Albertína Friðbjörg Elíasdóttir,Bryndís Fiona Ford,Ingunn Jónsdóttir,Berglind Kristinsdóttir,Páll Björgvin Guðmundsson skrifar Skoðun Eflum samstöðuna á kvennaári – Stöndum vörð um mannréttindi Kristín Ástgeirsdóttir skrifar Skoðun Langar þig að vera sjóklár? Steinunn Ása Þorvaldsdóttir,Jakob Frímann Þorsteinsson skrifar Skoðun Við fögnum en gleymum ekki Sandra B. Franks skrifar Skoðun Mun gervigreind skapa stafræna stéttaskiptingu á Íslandi? Björgmundur Guðmundsson skrifar Skoðun Hvorki „allt lokað“ né „allt opið“ Birgir Orri Ásgrímsson skrifar Skoðun Aukin neysla á ávöxtum og grænmeti í kjölfar nýrra ráðlegginga um mataræði Jóhanna Eyrún Torfadóttir,Hólmfríður Þorgeirsdóttir skrifar Skoðun Réttlæti og ábyrg fjármálastjórn- skynsamleg nálgun á bætt kjör bótaþega almannatrygginga Kristinn Karl Brynjarsson skrifar Skoðun Stjórnarandstaða í grímulausri sérhagsmunagæzlu Ólafur Stephensen skrifar Skoðun Að breyta leiknum Hera Grímsdóttir,Eiríkur Hjálmarsson skrifar Skoðun Framtíðarsýn er ekki afsökun fyrir óraunhæfa stefnu Ásta Björg Björgvinsdóttir skrifar Skoðun Sjófólksdagurinn Sighvatur Björgvinsson skrifar Skoðun Harmakvein kórs útgerðarmanna Jón Ingi Hákonarson skrifar Skoðun Hvað liggur í þessum ólgusjó? Ástþór Ólafsson skrifar Skoðun Bull og rugl frá Bugl Ásdís Bergþórsdóttir skrifar Skoðun Kosningaloforð? Sjónarhorn leikskólakennara Anna Lydía Helgadóttir skrifar Skoðun Gaslýsing Guðlaugs Þórs Aðalsteinn Haukur Sverrisson 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.
Sóknaráætlanir landshlutanna – lykillinn að sterkara Íslandi Páll Snævar Brynjarsson,Sigríður Ó. Kristjánsdóttir,Sveinbjörg Rut Pétursdóttir,Albertína Friðbjörg Elíasdóttir,Bryndís Fiona Ford,Ingunn Jónsdóttir,Berglind Kristinsdóttir,Páll Björgvin Guðmundsson Skoðun
Ríkisstjórnarflokkarnir fylgja Landsvirkjun – gegn Þjórsárverum Svandís Svavarsdóttir,Álfheiður Ingadóttir Skoðun
Skoðun Frá stjórnun til tengsla – Endurmat á atferlismeðferð í ljósi tilfinningagreindar Kristín Magdalena Ágústsdóttir skrifar
Skoðun Ríkisstjórnarflokkarnir fylgja Landsvirkjun – gegn Þjórsárverum Svandís Svavarsdóttir,Álfheiður Ingadóttir skrifar
Skoðun Upplýsingar um mataræði barna og unglinga á landsvísu eru of gamlar – það er óásættanlegt Birna Þórisdóttir,Sigurbjörg Bjarnadóttir,Inga Þórsdóttir skrifar
Skoðun Sóknaráætlanir landshlutanna – lykillinn að sterkara Íslandi Páll Snævar Brynjarsson,Sigríður Ó. Kristjánsdóttir,Sveinbjörg Rut Pétursdóttir,Albertína Friðbjörg Elíasdóttir,Bryndís Fiona Ford,Ingunn Jónsdóttir,Berglind Kristinsdóttir,Páll Björgvin Guðmundsson skrifar
Skoðun Aukin neysla á ávöxtum og grænmeti í kjölfar nýrra ráðlegginga um mataræði Jóhanna Eyrún Torfadóttir,Hólmfríður Þorgeirsdóttir skrifar
Skoðun Réttlæti og ábyrg fjármálastjórn- skynsamleg nálgun á bætt kjör bótaþega almannatrygginga Kristinn Karl Brynjarsson skrifar
Sóknaráætlanir landshlutanna – lykillinn að sterkara Íslandi Páll Snævar Brynjarsson,Sigríður Ó. Kristjánsdóttir,Sveinbjörg Rut Pétursdóttir,Albertína Friðbjörg Elíasdóttir,Bryndís Fiona Ford,Ingunn Jónsdóttir,Berglind Kristinsdóttir,Páll Björgvin Guðmundsson Skoðun
Ríkisstjórnarflokkarnir fylgja Landsvirkjun – gegn Þjórsárverum Svandís Svavarsdóttir,Álfheiður Ingadóttir Skoðun