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 Niðurlæging Íslensku Hamingjuþjóðarinnar Sigurður Sigurðsson Skoðun Nýju fötin keisarans og „óráð“ forsetans Ágúst Kvaran Skoðun Góð áminning um „Birkenstock-liðið“ sem heldur samfélaginu gangandi Helga Rósa Másdóttir,Magnús Þór Jónsson,Sonja Ýr Þorbergsdóttir Skoðun Einfalt er best Linda Jónsdóttir Skoðun Litlir karlar sem leiðist lýðræði Björg Eva Erlendsdóttir Skoðun Að breyta lofti í stein Sveinn Atli Gunnarsson Skoðun Lærum af sögunni: Segjum NEI við ESB! Jón Gerald Sullenberger Skoðun Spekileki og ástríða í Kópavogi Ómar Stefánsson Skoðun Hlustað á Bítlakynslóðina Gunnar Salvarsson Skoðun Ósvífni meirihluta sveitastjórnar Skeiða- og Gnúpverjahrepps Hrafnhildur Ágústsdóttir,Oddur Guðni Bjarnason Skoðun Skoðun Skoðun Hlustað á Bítlakynslóðina Gunnar Salvarsson skrifar Skoðun Einfalt er best Linda Jónsdóttir skrifar Skoðun Spekileki og ástríða í Kópavogi Ómar Stefánsson skrifar Skoðun Góð áminning um „Birkenstock-liðið“ sem heldur samfélaginu gangandi Helga Rósa Másdóttir,Magnús Þór Jónsson,Sonja Ýr Þorbergsdóttir skrifar Skoðun Nýju fötin keisarans og „óráð“ forsetans Ágúst Kvaran skrifar Skoðun Að breyta lofti í stein Sveinn Atli Gunnarsson skrifar Skoðun Niðurlæging Íslensku Hamingjuþjóðarinnar Sigurður Sigurðsson skrifar Skoðun Lærum af sögunni: Segjum NEI við ESB! Jón Gerald Sullenberger skrifar Skoðun Er fangelsismálastofnun með dómsvald? Tómas Ingvason skrifar Skoðun Litlir karlar sem leiðist lýðræði Björg Eva Erlendsdóttir skrifar Skoðun Ósýnilega skeiðið á vinnumarkaði Ingibjörg Magnúsdóttir skrifar Skoðun Fátækt – í boði stjórnvalda með samþykki verkalýðsforustu Vilhelm Jónsson skrifar Skoðun Vantraustið og hinn venjulegi Íslendingur – hverjum á ég að trúa? Sigurður Árni Reynisson skrifar Skoðun Góð áminning um sanngirni Helga Rósa Másdóttir,Magnús Þór Jónsson,Sonja Ýr Þorbergsdóttir skrifar Skoðun Lausnir vegna lélegra loftgæða í Reykjavík Einar Sveinbjörn Guðmundsson skrifar Skoðun Reykjavík er Eiður Smári árið 1998 Bjarni Guðjónsson skrifar Skoðun Kveikjum neistann í Lindaskóla Margrét Ármann,Nanna Þóra Jónsdóttir skrifar Skoðun Fjarlækningar spara nú þegar fjármuni – og tíma Ragna Hlín Þorleifsdóttir,Jenna Huld Eysteinsdóttir skrifar Skoðun Byrjum á byrjuninni – Framboð, ekki bara fjármögnun Hilmar Halldórsson skrifar Skoðun Enn ein hringekja vegatollaumræðu Runólfur Ólafsson skrifar Skoðun Hlaðborð gæluverkefna Helgi Áss Grétarsson skrifar Skoðun Vanfjármögnun leikskólanna er ekki valkostur James Robb skrifar Skoðun Ósvífni meirihluta sveitastjórnar Skeiða- og Gnúpverjahrepps Hrafnhildur Ágústsdóttir,Oddur Guðni Bjarnason skrifar Skoðun Hundseðlið sem heldur Íslandi niðri Sigurður Sigurðsson skrifar Skoðun Jysk, veikindaréttur opinberra starfsmanna, Emmsjé Gauti og forréttindablinda Rakel Linda Kristjánsdóttir skrifar Skoðun Nálaraugað rammaáætlun og markaðsskrifstofa frá 1997 Þorgerður María Þorbjarnardóttir skrifar Skoðun Vinnum að hag sjúklinga – og förum rétt með staðreyndir Aðalsteinn Arnarson,Kristján Jón Jónatansson skrifar Skoðun Afsláttur fyrir erlenda glæpamenn Anton Sveinn McKee skrifar Skoðun Góð áminning um sjálfsögð réttindi Helga Rósa Másdóttir,Magnús Þór Jónsson,Sonja Ýr Þorbergsdóttir skrifar Skoðun Launin mín eru ekki vandamálið. Hættu að kenna fátækum um mistök þín Ian McDonald 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.
Góð áminning um „Birkenstock-liðið“ sem heldur samfélaginu gangandi Helga Rósa Másdóttir,Magnús Þór Jónsson,Sonja Ýr Þorbergsdóttir Skoðun
Ósvífni meirihluta sveitastjórnar Skeiða- og Gnúpverjahrepps Hrafnhildur Ágústsdóttir,Oddur Guðni Bjarnason Skoðun
Skoðun Góð áminning um „Birkenstock-liðið“ sem heldur samfélaginu gangandi Helga Rósa Másdóttir,Magnús Þór Jónsson,Sonja Ýr Þorbergsdóttir skrifar
Skoðun Vantraustið og hinn venjulegi Íslendingur – hverjum á ég að trúa? Sigurður Árni Reynisson skrifar
Skoðun Góð áminning um sanngirni Helga Rósa Másdóttir,Magnús Þór Jónsson,Sonja Ýr Þorbergsdóttir skrifar
Skoðun Fjarlækningar spara nú þegar fjármuni – og tíma Ragna Hlín Þorleifsdóttir,Jenna Huld Eysteinsdóttir skrifar
Skoðun Ósvífni meirihluta sveitastjórnar Skeiða- og Gnúpverjahrepps Hrafnhildur Ágústsdóttir,Oddur Guðni Bjarnason skrifar
Skoðun Jysk, veikindaréttur opinberra starfsmanna, Emmsjé Gauti og forréttindablinda Rakel Linda Kristjánsdóttir skrifar
Skoðun Nálaraugað rammaáætlun og markaðsskrifstofa frá 1997 Þorgerður María Þorbjarnardóttir skrifar
Skoðun Vinnum að hag sjúklinga – og förum rétt með staðreyndir Aðalsteinn Arnarson,Kristján Jón Jónatansson skrifar
Skoðun Góð áminning um sjálfsögð réttindi Helga Rósa Másdóttir,Magnús Þór Jónsson,Sonja Ýr Þorbergsdóttir skrifar
Góð áminning um „Birkenstock-liðið“ sem heldur samfélaginu gangandi Helga Rósa Másdóttir,Magnús Þór Jónsson,Sonja Ýr Þorbergsdóttir Skoðun
Ósvífni meirihluta sveitastjórnar Skeiða- og Gnúpverjahrepps Hrafnhildur Ágústsdóttir,Oddur Guðni Bjarnason Skoðun