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? Kynntu þér reglur ritstjórnar um skoðanagreinar. Senda grein Nýsköpun Nýsköpun og rannsóknir Stóriðja Umhverfismál Mest lesið Það sem Sjálfstæðisflokknum líður verst með Arnar Þór Ingólfsson Skoðun Viltu borga meira fyrir að leggja bílnum þínum í bílastæðahúsi? Regína Ásvaldsdóttir Skoðun Valdhroki bæjarstjórans í Kópavogi Helga Jónsdóttir Skoðun Þegar framtíðin er seld á útsölu Anna Kristín Jensdóttir Skoðun Til fréttastofu RÚV Þórður Magnússon Skoðun Vindorka á Melrakkasléttu – prófsteinn á forgangsröðun okkar til framtíðar Árdís H. Jónsdóttir Skoðun Nei takk, alls ekki kennari! Simon Cramer Larsen Skoðun Þið eruð kosin til að vinna saman, ekki forðast hvort annað Frosti Heimisson Skoðun Landeyjahöfn - Ný leið Bernharð Stefán Bernharðsson Skoðun Farið á bak við þing og þjóð? Erna Bjarnadóttir Skoðun Skoðun Skoðun Börnin, kennararnir og ábyrgðin Jóhann Rúnar Pálsson skrifar Skoðun Þegar endurtekning verður að „sannleika“ Anna Sigrún Jóhönnudóttir skrifar Skoðun 100% endurgreiðsla virðisaukaskatts til almannaheillafélaga í Noregi Tómas Torfason skrifar Skoðun Gerum betur í Mosfellsbæ Bryndís Haraldsdóttir skrifar Skoðun Af hverju Viðreisn? Berglind Robertson Grétarsdóttir skrifar Skoðun Má bjóða þér hærri álögur í Reykjavík? Eva Þorsteinsdóttir skrifar Skoðun Húsnæði á ekki að vera happdrætti fyrir ungt fólk Lilja D. Alfreðsdóttir skrifar Skoðun Þegar framtíðin er seld á útsölu Anna Kristín Jensdóttir skrifar Skoðun Þið eruð kosin til að vinna saman, ekki forðast hvort annað Frosti Heimisson skrifar Skoðun Að fljóta sofandi að feigðarósi? Freyja Rut Emilsdóttir skrifar Skoðun Þegar velferð aldraðra verður fasteignaverkefni Védís Einarsdóttir skrifar Skoðun Að eldast utan kerfisins: Þegar búseta ræður þjónustu Rakel Eir Ingimarsdóttir,Marta Karen Vilbergsdóttir,Særún Birta Valsdóttir,Lilja Margrét Óskarsdóttir skrifar Skoðun Banvænt ósamræmi Gunnar Salvarsson skrifar Skoðun Farið á bak við þing og þjóð? Erna Bjarnadóttir skrifar Skoðun Er Vestfjarðavegur (60) í gegnum Dalina afgangsstærð? skrifar Skoðun Hvítt fyrir börn sem biðja um frið Birna Þórarinsdóttir skrifar Skoðun Farið á bak við þing og þjóð? Erna Bjarnadóttir skrifar Skoðun Mannréttindaiðnaðurinn Hlédís Maren Guðmundsdóttir skrifar Skoðun Nei takk, alls ekki kennari! Simon Cramer Larsen skrifar Skoðun Það sem Sjálfstæðisflokknum líður verst með Arnar Þór Ingólfsson skrifar Skoðun Þegar hagnaður einstaklinga vegur þyngra en heilsa þjóðar Dóra Guðrún Guðmundsdóttir,Ösp Árnadóttir,Kjartan Hreinn Njálsson skrifar Skoðun Landeyjahöfn - Ný leið Bernharð Stefán Bernharðsson skrifar Skoðun Vindorka á Melrakkasléttu – prófsteinn á forgangsröðun okkar til framtíðar Árdís H. Jónsdóttir skrifar Skoðun Setjum aukinn kraft í óhagnaðardrifna húsnæðisuppbyggingu í Hafnarfirði Árni Rúnar Þorvaldsson skrifar Skoðun Hafnarfjörður er heimili okkar allra Jóhanna Erla Guðjónsdóttir skrifar Skoðun Gæði kennslu: Endurgjöf, vitsmunaleg áskorun og samræður í skólastofunni Anna Kristín Sigurðardóttir,Berglind Gísladóttir,Birna María B. Svanbjörnsdóttir,Guðmundur Engilbertsson,Hermína Gunnþórsdóttir,Jóhann Örn Sigurjónsson,Rúnar Sigþórsson,Sólveig Zophoníasdóttir skrifar Skoðun Saman erum við sterkari Sindri S. Kristjánsson skrifar Skoðun Til fréttastofu RÚV Þórður Magnússon skrifar Skoðun Inngilding er daglegt líf Joanna Marcinkowska skrifar Skoðun Í framboði til borgarstjórnar með söng innflytjandans í hjarta Tristan Gribbin 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.
Vindorka á Melrakkasléttu – prófsteinn á forgangsröðun okkar til framtíðar Árdís H. Jónsdóttir Skoðun
Skoðun 100% endurgreiðsla virðisaukaskatts til almannaheillafélaga í Noregi Tómas Torfason skrifar
Skoðun Að eldast utan kerfisins: Þegar búseta ræður þjónustu Rakel Eir Ingimarsdóttir,Marta Karen Vilbergsdóttir,Særún Birta Valsdóttir,Lilja Margrét Óskarsdóttir skrifar
Skoðun Þegar hagnaður einstaklinga vegur þyngra en heilsa þjóðar Dóra Guðrún Guðmundsdóttir,Ösp Árnadóttir,Kjartan Hreinn Njálsson skrifar
Skoðun Vindorka á Melrakkasléttu – prófsteinn á forgangsröðun okkar til framtíðar Árdís H. Jónsdóttir skrifar
Skoðun Setjum aukinn kraft í óhagnaðardrifna húsnæðisuppbyggingu í Hafnarfirði Árni Rúnar Þorvaldsson skrifar
Skoðun Gæði kennslu: Endurgjöf, vitsmunaleg áskorun og samræður í skólastofunni Anna Kristín Sigurðardóttir,Berglind Gísladóttir,Birna María B. Svanbjörnsdóttir,Guðmundur Engilbertsson,Hermína Gunnþórsdóttir,Jóhann Örn Sigurjónsson,Rúnar Sigþórsson,Sólveig Zophoníasdóttir skrifar
Vindorka á Melrakkasléttu – prófsteinn á forgangsröðun okkar til framtíðar Árdís H. Jónsdóttir Skoðun