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 Eineltið byrjar kannski við eldhúsborðið! Birta Róbertsdóttir Skoðun Þegar veikindaleyfi verður að fríi Gunnar Ármannsson Skoðun Icelandair undir verndarvæng ríkisins Kjartan Björgvinsson Skoðun Ég hata þessa manneskju út af lífinu! Hermann Stefánsson Skoðun Hvað kostar samfélag? Orri Jónsson Skoðun Hvaða skilaboð erum við að senda framtíðarkennurum? Eyrún Ósk Hjartardóttir Skoðun Forsætisráðherra endurskrifar söguna og snýr staðreyndum á hvolf Pétur Óskarsson Skoðun Útsæði á diskinn minn! Guðmundur Finnbogason Skoðun Draumsýn menntamála Álfhildur Leifsdóttir ,Hólmfríður Jennýjar Árnadóttir Skoðun Er norræna módelið refsilaust fyrir seljendur vændis á Íslandi? Ari Logn,Renata Arnórsdóttir,Brynhildur Ragnarsdóttir,Guðný Þorsteinsdóttir Skoðun Skoðun Skoðun Ert þú gervigreindarsóði? Marín Jónsdóttir skrifar Skoðun Smjörklípa Þorgerðar Hjörvar Sigurðsson skrifar Skoðun Þegar undantekningarnar verða að stefnu Gunnar Ármannsson skrifar Skoðun Foreldraupplifun Sólný Pálsdóttir skrifar Skoðun Til varnar tímanum Eva Harðardóttir,Katrín Ólína Pétursdóttir skrifar Skoðun Forsætisráðherra endurskrifar söguna og snýr staðreyndum á hvolf Pétur Óskarsson skrifar Skoðun Það á að vera gott að eldast á Íslandi Ólafur Þór Gunnarsson,Regína Ásvaldsdóttir skrifar Skoðun Hver reiknar raunverulegan kostnað hagræðingar? Þorvaldur Ingi Jónsson skrifar Skoðun Einkunnakvarði er ekki námsmat! Hjálmar Bogi Hafliðason skrifar Skoðun Áframhaldandi skilningsleysi nýliða Kristín Helga Schiöth skrifar Skoðun Gervigreindin getur séð allt. En hver getur séð það sem hún sér? Júlíus Einar Júlíusson skrifar Skoðun Er að eignast barn samfélagsleg busun? Stefnir Húni Kristjánsson skrifar Skoðun Jöfn laun eiga ekki að ráðast af tilviljun Kolbrún Halldórsdóttir skrifar Skoðun Bannað að plata Ágúst Elvar Bjarnason skrifar Skoðun Kvennaknattspyrnan á Íslandi – á meðan Evrópa sækir fram stöndum við í stað Ólafur Thorarensen skrifar Skoðun Látum Loftbrúna vera Sindri S. Kristjánsson skrifar Skoðun Öryggi í umferð framtíðarinnar Jón Gunnar Jónsson skrifar Skoðun „Við“ skiptaráð Dofri Hermannsson skrifar Skoðun Bláskógaskatturinn hefur áhrif víða Sveinn Ægir Birgisson skrifar Skoðun Skrýtnir útreikningar og fjármálalæsi Ásgeir Daníelsson skrifar Skoðun Er mynstrið þitt nægilega djúpt? Ágúst Mogensen skrifar Skoðun Geimvera lendir á Íslandi Valerio Gargiulo skrifar Skoðun Tvískinnungur ættjarðarástar Gunnlaugur Stefánsson skrifar Skoðun Íslenska Z-kynslóðin hefur hægt um sig Gunnar Salvarsson skrifar Skoðun Ég hata þessa manneskju út af lífinu! Hermann Stefánsson skrifar Skoðun Bandaríkin kjósa – en hver hefur eftirlit með forsetanum? Baldur Johnsen skrifar Skoðun Er norræna módelið refsilaust fyrir seljendur vændis á Íslandi? Ari Logn,Renata Arnórsdóttir,Brynhildur Ragnarsdóttir,Guðný Þorsteinsdóttir skrifar Skoðun Icelandair undir verndarvæng ríkisins Kjartan Björgvinsson skrifar Skoðun Útsæði á diskinn minn! Guðmundur Finnbogason skrifar Skoðun Heimili á hjólum er líka heimili Kolbrún Áslaugar Baldursdóttir 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.
Er norræna módelið refsilaust fyrir seljendur vændis á Íslandi? Ari Logn,Renata Arnórsdóttir,Brynhildur Ragnarsdóttir,Guðný Þorsteinsdóttir Skoðun
Skoðun Gervigreindin getur séð allt. En hver getur séð það sem hún sér? Júlíus Einar Júlíusson skrifar
Skoðun Kvennaknattspyrnan á Íslandi – á meðan Evrópa sækir fram stöndum við í stað Ólafur Thorarensen skrifar
Skoðun Er norræna módelið refsilaust fyrir seljendur vændis á Íslandi? Ari Logn,Renata Arnórsdóttir,Brynhildur Ragnarsdóttir,Guðný Þorsteinsdóttir skrifar
Er norræna módelið refsilaust fyrir seljendur vændis á Íslandi? Ari Logn,Renata Arnórsdóttir,Brynhildur Ragnarsdóttir,Guðný Þorsteinsdóttir Skoðun