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 Árás á almenningssamgöngur Hannes Pétursson Skoðun Búið að opna ESB pakkann: Sambandsríkið Evrópa og endalok íslensks fullveldis Eggert Sigurbergsson Skoðun Ísland, landið sem á nú engan að Steinunn Ólína Þorsteinsdóttir Skoðun Sjálfstæðisflokkurinn vill 5 bílastæði á íbúð - sem getur kostað allt að 70 milljónir Dóra Björt Guðjónsdóttir Skoðun Fossvogur án íþrótta – afleiðingar Fossvogsbrúar Baldvin Björgvinsson Skoðun Frítt í Strætó fyrir börn og ungmenni - ólíkt hafast menn að Árni Rúnar Þorvaldsson Skoðun Fordæmdu börnin Þráinn Farestveit Skoðun Átta mínútur sem stýra RÚV Daníel Rúnarsson Skoðun Viltu nýja brú eða nýtt hné? Ódýrt lýðskrum gegn loftslagsaðgerðum Sveinn Atli Gunnarsson Skoðun Reykjavík – norræn, en samt ekki ,,skandinavísk“ Gunnar Einarsson Skoðun Skoðun Skoðun Samstaða um varnarmál Pawel Bartoszek,Þórdís Kolbrún R. Gylfadóttir skrifar Skoðun Frítt í Strætó fyrir börn og ungmenni - ólíkt hafast menn að Árni Rúnar Þorvaldsson skrifar Skoðun Fordæmdu börnin Þráinn Farestveit skrifar Skoðun Íslensk lög sniðin að þörfum norsku laxeldisrisanna Magnús Guðmundsson skrifar Skoðun Fossvogur án íþrótta – afleiðingar Fossvogsbrúar Baldvin Björgvinsson skrifar Skoðun X - Orri Ragnar Sigurðsson skrifar Skoðun Viltu nýja brú eða nýtt hné? Ódýrt lýðskrum gegn loftslagsaðgerðum Sveinn Atli Gunnarsson skrifar Skoðun Skólamál og ábyrgð í opinberri umræðu Sandra Sigurðardóttir skrifar Skoðun Ísland, landið sem á nú engan að Steinunn Ólína Þorsteinsdóttir skrifar Skoðun Barnamenningarhús – menning, sköpun, tengsl og geðheilbrigðisforvarnir frá upphafi Ellen Calmon skrifar Skoðun Búið að opna ESB pakkann: Sambandsríkið Evrópa og endalok íslensks fullveldis Eggert Sigurbergsson skrifar Skoðun Árás á almenningssamgöngur Hannes Pétursson skrifar Skoðun Reykjavík – norræn, en samt ekki ,,skandinavísk“ Gunnar Einarsson skrifar Skoðun Símalausir grunnskólar í Kópavogi Ásdís Kristjánsdóttir skrifar Skoðun Efling þekkingar í sjávarútvegi skilar árangri Þorgerður Katrín Gunnarsdóttir skrifar Skoðun Óvarin í umferðinni Hrefna Sigurjónsdóttir skrifar Skoðun Alþjóðlegur dagur krabbameins - Heildræn endurhæfing Ljóssins Guðný Katrín Einarsdóttir,Erla Ólafsdóttir,Þórhildur Sveinsdóttir,Stefán Diego skrifar Skoðun Hagvöxtur, en fyrir hvern? — Svar við vaxandi hagsældartali án efnahagslegrar sjálfbærni Björgvin Sævarsson skrifar Skoðun Innviðir grunnskólanna í forgang í Kópavogi María Ellen Steingrímsdóttir skrifar Skoðun Hvernig verður Akureyri svæðisborg? Sindri S. Kristjánsson skrifar Skoðun Fengu engar varanlegar undanþágur Hjörtur J. Guðmundsson skrifar Skoðun Sjálfstæðisflokkurinn vill 5 bílastæði á íbúð - sem getur kostað allt að 70 milljónir Dóra Björt Guðjónsdóttir skrifar Skoðun Samfélagsósómi bankanna Guðmundur Ingi Þóroddsson skrifar Skoðun Um samgöngur, auðlindagjald, innviði og nýlendur Þórhallur Borgarsson skrifar Skoðun Eru eldri sviðslistakonur ekki velkomnar á svið? Rósa Guðný Þórsdóttir skrifar Skoðun Átta mínútur sem stýra RÚV Daníel Rúnarsson skrifar Skoðun Verjum meiri skjátíma með börnunum Eva Pandora Baldursdóttir skrifar Skoðun Holtavörðuheiðarlína 3 – hæpin ákvarðanataka og ófullkomið samráð Friðrik Már Sigurðsson skrifar Skoðun Vörn snúið í sókn í menntamálum Kolbrún Áslaugar Baldursdóttir skrifar Skoðun Aukin samkeppni á bankamarkaði Kristján Þórður Snæbjarnarson 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.
Búið að opna ESB pakkann: Sambandsríkið Evrópa og endalok íslensks fullveldis Eggert Sigurbergsson Skoðun
Sjálfstæðisflokkurinn vill 5 bílastæði á íbúð - sem getur kostað allt að 70 milljónir Dóra Björt Guðjónsdóttir Skoðun
Skoðun Viltu nýja brú eða nýtt hné? Ódýrt lýðskrum gegn loftslagsaðgerðum Sveinn Atli Gunnarsson skrifar
Skoðun Barnamenningarhús – menning, sköpun, tengsl og geðheilbrigðisforvarnir frá upphafi Ellen Calmon skrifar
Skoðun Búið að opna ESB pakkann: Sambandsríkið Evrópa og endalok íslensks fullveldis Eggert Sigurbergsson skrifar
Skoðun Alþjóðlegur dagur krabbameins - Heildræn endurhæfing Ljóssins Guðný Katrín Einarsdóttir,Erla Ólafsdóttir,Þórhildur Sveinsdóttir,Stefán Diego skrifar
Skoðun Hagvöxtur, en fyrir hvern? — Svar við vaxandi hagsældartali án efnahagslegrar sjálfbærni Björgvin Sævarsson skrifar
Skoðun Sjálfstæðisflokkurinn vill 5 bílastæði á íbúð - sem getur kostað allt að 70 milljónir Dóra Björt Guðjónsdóttir skrifar
Skoðun Holtavörðuheiðarlína 3 – hæpin ákvarðanataka og ófullkomið samráð Friðrik Már Sigurðsson skrifar
Búið að opna ESB pakkann: Sambandsríkið Evrópa og endalok íslensks fullveldis Eggert Sigurbergsson Skoðun
Sjálfstæðisflokkurinn vill 5 bílastæði á íbúð - sem getur kostað allt að 70 milljónir Dóra Björt Guðjónsdóttir Skoðun