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 Óútskýrð veikindi skipstjóra um nótt Kristinn Hrafnsson Skoðun Heilbrigðara Ísland Victor Guðmundsson Skoðun Lítil skítseiði Hrafn Jónsson Skoðun Reykjavík töluð niður svo hægt sé að selja eignir hennar Bjarnveig Birta Bjarnadóttir Skoðun Excel sér ekki barnið sem bíður Anna Kristín Jensdóttir Skoðun Hvað hefur gerst í leikskólamálum á kjörtímabilinu? Finnbjörn Hermannsson,Sonja Ýr Þorbergsdóttir Skoðun Sjálfstæðisflokkur ver ofurþéttingu við Birkimel Karólína Jónsdóttir Skoðun Er engin fréttamennska í þessu landi lengur? Ragnheiður Stephensen Skoðun Einkabíllinn er mest niðurgreiddi ferðamátinn Guðni Freyr Öfjörð Skoðun Það er ekki spurning hvort – heldur hvenær Arnar Helgi Lárusson Skoðun Skoðun Skoðun Það er og verður gott að búa í Kópavogi Kristinn Jakobsson skrifar Skoðun Sterk velferð fyrir fólk í Kópavogi Björg Baldursdóttir skrifar Skoðun Íþróttahúsið við Strandgötu - hjarta öflugs íþróttastarfs Erla Björg Hafsteinsdóttir skrifar Skoðun Aldursvæn samfélög – verkefni nýrra sveitarstjórna Halldór S. Guðmundsson skrifar Skoðun Það er ekkert „við og þið“, aðeins eitt samfélag Viðar Marinósson skrifar Skoðun Athugasemdir við villandi samanburði Viðskiptaráðs um sorphirðu Guðmundur B. Friðriksson skrifar Skoðun Óútskýrð veikindi skipstjóra um nótt Kristinn Hrafnsson skrifar Skoðun Keldnaland steinsteypt excelskjal Katrín Haukdal Magnúsdóttir skrifar Skoðun Reykjavík getur verið þorpið sem við þurfum öll á að halda Viðar Gunnarsson skrifar Skoðun Hleypum fötluðum börnum inn á völlinn! Stefán Pálsson skrifar Skoðun Excel sér ekki barnið sem bíður Anna Kristín Jensdóttir skrifar Skoðun Sterkur rekstur og skýr sýn Helgi Kjartansson,Stefanía Hákonardóttir skrifar Skoðun Árangur í rekstri á að skila sér til heimila Elísabet Ingunn Einarsdóttir skrifar Skoðun Húsnæði er mannréttindi – Húsnæði fyrst. Enginn á heima á götunni Harpa HIldiberg Böðvarsdóttir skrifar Skoðun Lengi býr að fyrstu gerð: Hvað er opinn leikskóli? Sigurrós Elddís Huldudóttir skrifar Skoðun „Líttu upp Jóhann Páll“ Benedikta Guðrún Svavarsdóttir skrifar Skoðun Reykjavík töluð niður svo hægt sé að selja eignir hennar Bjarnveig Birta Bjarnadóttir skrifar Skoðun Ungmennafélagsandinn í útrýmingarhættu Hjalti Árnason skrifar Skoðun Um rekstur Reykjavíkurborgar 2025 Birgir Björn Sigurjónsson skrifar Skoðun Er engin fréttamennska í þessu landi lengur? Ragnheiður Stephensen skrifar Skoðun Hugleiðing um barnamenningu í Mosfellsbæ í aðdraganda kosninga Guðrún Rútsdóttir skrifar Skoðun Hvað hefur gerst í leikskólamálum á kjörtímabilinu? Finnbjörn Hermannsson,Sonja Ýr Þorbergsdóttir skrifar Skoðun Félagsmiðstöðvar skipta máli Arndís Bára Pétursdóttir skrifar Skoðun Sköpum samfélag í Garðabæ þar sem við erum öll velkomin Harpa Grétarsdóttir skrifar Skoðun Lítil skítseiði Hrafn Jónsson skrifar Skoðun Um hvað snýst þetta allt saman? Fanný Gunnarsdóttir skrifar Skoðun Styðjum betur við börn í Kópavogi Ester Halldórsdóttir skrifar Skoðun Af hverju Viðreisn 16. maí? Þorvaldur Ingi Jónsson skrifar Skoðun Sjálfstæðisflokkur ver ofurþéttingu við Birkimel Karólína Jónsdóttir skrifar Skoðun Frelsi foreldra og farsæl byrjun – heimgreiðslur til 24 mánaða Birgitta Ragnarsdóttir,María Araceli,Berglind Ósk Guttormsdóttir 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.
Hvað hefur gerst í leikskólamálum á kjörtímabilinu? Finnbjörn Hermannsson,Sonja Ýr Þorbergsdóttir Skoðun
Skoðun Íþróttahúsið við Strandgötu - hjarta öflugs íþróttastarfs Erla Björg Hafsteinsdóttir skrifar
Skoðun Athugasemdir við villandi samanburði Viðskiptaráðs um sorphirðu Guðmundur B. Friðriksson skrifar
Skoðun Húsnæði er mannréttindi – Húsnæði fyrst. Enginn á heima á götunni Harpa HIldiberg Böðvarsdóttir skrifar
Skoðun Reykjavík töluð niður svo hægt sé að selja eignir hennar Bjarnveig Birta Bjarnadóttir skrifar
Skoðun Hvað hefur gerst í leikskólamálum á kjörtímabilinu? Finnbjörn Hermannsson,Sonja Ýr Þorbergsdóttir skrifar
Skoðun Frelsi foreldra og farsæl byrjun – heimgreiðslur til 24 mánaða Birgitta Ragnarsdóttir,María Araceli,Berglind Ósk Guttormsdóttir skrifar
Hvað hefur gerst í leikskólamálum á kjörtímabilinu? Finnbjörn Hermannsson,Sonja Ýr Þorbergsdóttir Skoðun