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 Ójafn leikur á Atlantshafi Björn Brynjúlfur Björnsson Skoðun Sykursýki snýst ekki bara um tölur Erla Kristófersdóttir,Kristín Linnet Einarsdóttir Skoðun „Samræði“ við barn er ekki til - það er alltaf ofbeldi Guðný S. Bjarnadóttir Skoðun Íslenska módelið í forvörnum – leiðarljós sem við erum að slökkva á Árni Guðmundsson Skoðun Rangfærslur utanríkisráðherra Sigurður G. Guðjónsson Skoðun Saman náum við lengra. Af hverju þverfagleg endurhæfing skiptir máli Rúnar Helgi Andrason Skoðun Ef eitthvað væri að marka Bjarna Gunnar Smári Egilsson Skoðun Ég á þetta ég má þetta Arnar Atlason Skoðun Víð Sýn Páll Ásgrímsson Skoðun Fúsk eða laumuspil? Eva Hauksdóttir Skoðun Skoðun Skoðun Rangfærslur utanríkisráðherra Sigurður G. Guðjónsson skrifar Skoðun Samfélag þar sem börn mæta afgangi Grímur Atlason skrifar Skoðun „Samræði“ við barn er ekki til - það er alltaf ofbeldi Guðný S. Bjarnadóttir skrifar Skoðun Staða íslenskrar fornleifafræði Gylfi Helgason skrifar Skoðun Saman náum við lengra. Af hverju þverfagleg endurhæfing skiptir máli Rúnar Helgi Andrason skrifar Skoðun Hefjumst handa við endurskoðun laga um Menntasjóð námsmanna Kolbrún Halldórsdóttir,Lísa Margrét Gunnarsdóttir skrifar Skoðun Tími jarðefnaeldsneytis að líða undir lok Nótt Thorberg skrifar Skoðun Ósanngjarnar hækkanir á vörugjöldum án fyrirvara – ábyrgðarleysi gagnvart atvinnulífi Friðrik Ingi Friðriksson skrifar Skoðun Ríkið græðir á eigin framkvæmdum Jónína Brynjólfsdóttir skrifar Skoðun Íslenska módelið í forvörnum – leiðarljós sem við erum að slökkva á Árni Guðmundsson skrifar Skoðun Íslenska sem annað tungumál Guðmundur Ingi Kristinsson skrifar Skoðun Sykursýki snýst ekki bara um tölur Erla Kristófersdóttir,Kristín Linnet Einarsdóttir skrifar Skoðun Íslenskan er í góðum höndum Anna María Jónsdóttir skrifar Skoðun Ójafn leikur á Atlantshafi Björn Brynjúlfur Björnsson skrifar Skoðun Höfnum óráðsíunni og blásum til sóknar Guðbergur Reynisson skrifar Skoðun Stór baráttumál Flokks fólksins orðin að lögum Inga Sæland skrifar Skoðun Víð Sýn Páll Ásgrímsson skrifar Skoðun Hvenær er nóg orðið nóg? Guðrún Ósk Þórudóttir skrifar Skoðun Hringekjuspuni bankastjórans: Kjósum frekar breytilega og háa vexti Hjalti Þórisson skrifar Skoðun Þegar útborgunin hverfur: Svona geta fjölskyldur tapað öllu Már Wolfgang Mixa skrifar Skoðun Skattar lækka um 3,7 milljarða en fötluð börn bíða áfram eftir þjónustu Sigurbjörg Erla Egilsdóttir skrifar Skoðun Hugleiðingar um Sundabraut Kristín Helga Birgisdóttir skrifar Skoðun Leikskólar sem virka: Garðabær í fremstu röð Almar Guðmundsson,Margrét Bjarnadóttir skrifar Skoðun Að búa við öryggi – ekki óvissu og skuldir Kolbrún Halldórsdóttir skrifar Skoðun Þröng Sýn Hallmundur Albertsson skrifar Skoðun Er Hvammsvirkjun virkilega þess virði? Ólafur Margeirsson skrifar Skoðun Á íslensku má alltaf finna svar Halla Signý Kristjánsdóttir skrifar Skoðun Olnbogabörn ríkisins góðan dag Vigdís Gunnarsdóttir,Stefanía Hulda Marteinsdóttir,Þuríður Sverrisdóttir,Júnía Kristín Sigurðardóttir skrifar Skoðun Útvarp sumra landsmanna Ingvar S. Birgisson skrifar Skoðun Háskóli sem griðastaður Bryndís Björnsdóttir 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.
Skoðun Saman náum við lengra. Af hverju þverfagleg endurhæfing skiptir máli Rúnar Helgi Andrason skrifar
Skoðun Hefjumst handa við endurskoðun laga um Menntasjóð námsmanna Kolbrún Halldórsdóttir,Lísa Margrét Gunnarsdóttir skrifar
Skoðun Ósanngjarnar hækkanir á vörugjöldum án fyrirvara – ábyrgðarleysi gagnvart atvinnulífi Friðrik Ingi Friðriksson skrifar
Skoðun Íslenska módelið í forvörnum – leiðarljós sem við erum að slökkva á Árni Guðmundsson skrifar
Skoðun Skattar lækka um 3,7 milljarða en fötluð börn bíða áfram eftir þjónustu Sigurbjörg Erla Egilsdóttir skrifar
Skoðun Olnbogabörn ríkisins góðan dag Vigdís Gunnarsdóttir,Stefanía Hulda Marteinsdóttir,Þuríður Sverrisdóttir,Júnía Kristín Sigurðardóttir skrifar