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 Stækkum kökuna í stað þess að sneiða hana þynnra Rannveig Grétarsdóttir Skoðun Gleðilegan dag læsis Auður Soffíu Björgvinsdóttir Skoðun Engin miskunn hjá Reykjavíkurborg Kolbrún Áslaugar Baldursdóttir Skoðun Bókun 35, ESA og stjórnarskrá Íslands — hvenær verður EES samningurinn stjórnarskrárlega ólýðræðislegur? Eggert Guðmundsson Skoðun Ert þú kannski frábær í ofbeldisforvörnum barna? Alfa Dröfn Jóhannsdóttir Skoðun Brjóstagjöf er svoddan streð… Íris Erlingsdóttir Skoðun Sjálfbærni í heimi glötunar Kristján Logason Skoðun Flokkur fólksins og fjárlögin Sigurjón Þórðarson Skoðun Forsjálni því þetta reddast ekki Gunnar Hersveinn Skoðun Hvar er náungakærleikurinn? Steindór J. Erlingsson Skoðun Skoðun Skoðun Varnir frá 2019, ógnir frá 2026 Sigvaldi Einarsson skrifar Skoðun Hvað varð um það að vilja betri heim? Indriði Þröstur Gunnlaugsson skrifar Skoðun Sjálfbærni í heimi glötunar Kristján Logason skrifar Skoðun Ert þú kannski frábær í ofbeldisforvörnum barna? Alfa Dröfn Jóhannsdóttir skrifar Skoðun Bókun 35, ESA og stjórnarskrá Íslands — hvenær verður EES samningurinn stjórnarskrárlega ólýðræðislegur? Eggert Guðmundsson skrifar Skoðun Gleðilegan dag læsis Auður Soffíu Björgvinsdóttir skrifar Skoðun Engin miskunn hjá Reykjavíkurborg Kolbrún Áslaugar Baldursdóttir skrifar Skoðun Brjóstagjöf er svoddan streð… Íris Erlingsdóttir skrifar Skoðun Stækkum kökuna í stað þess að sneiða hana þynnra Rannveig Grétarsdóttir skrifar Skoðun Er þetta ásættanleg frammistaða íslenskrar stjórnsýslu? Þorsteinn Narfason skrifar Skoðun Forsjálni því þetta reddast ekki Gunnar Hersveinn skrifar Skoðun Flokkur fólksins og fjárlögin Sigurjón Þórðarson skrifar Skoðun Svargrein við grein Hauks Arnþórssonar Jón Sigurgeirsson skrifar Skoðun Sjálfstæðisflokkurinn og Bókun 35. Fullveldi eftir hentugleikum? Júlíus Valsson skrifar Skoðun Hvar er náungakærleikurinn? Steindór J. Erlingsson skrifar Skoðun Það sem gerist þegar við segjum frá Olga Björt Þórðardóttir skrifar Skoðun Brýtur innviðaráðherra lög, aftur? Örvar Marteinsson skrifar Skoðun Ekkert okkar á að ganga þennan veg eitt Hólmfríður Jennýjar Árnadóttir skrifar Skoðun Kerfið sem sýndarveruleiki Sigurður Sigurðsson skrifar Skoðun Erum við að grafa undan lýðræðinu? Þorvaldur Ingi Jónsson skrifar Skoðun Berð þú ábyrgð á stafrænni útilokun fólks með fötlun? Rósa María Hjörvar skrifar Skoðun Hvernig förum við með valdið? Halla Hrund Logadóttir skrifar Skoðun Gervi hvað? Eggert Gunnarsson skrifar Skoðun 11 ógnir sem Ísland þarf að búa sig undir Ingólfur Shahin skrifar Skoðun Hvenær er faglegt að spyrja fagfólk? Kristín Ólafsdóttir skrifar Skoðun Ef fréttir eru nauðsynjavara, hver á að borga? Gunnar Salvarsson skrifar Skoðun Reynsla, fagmennska og framtíð SÁÁ Jón Páll Hallgrímsson skrifar Skoðun Próf eiga að vera áttaviti, ekki áfangastaður Hólmfríður Jennýjar Árnadóttir skrifar Skoðun Við getum ekki sagt körlum að tala og svo ekki hlustað Grétar Björnsson skrifar Skoðun Blómleg ferðaþjónusta skilar sér heim til íslenskra samfélaga Sigfinnur Björnsson 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.
Bókun 35, ESA og stjórnarskrá Íslands — hvenær verður EES samningurinn stjórnarskrárlega ólýðræðislegur? Eggert Guðmundsson Skoðun
Skoðun Bókun 35, ESA og stjórnarskrá Íslands — hvenær verður EES samningurinn stjórnarskrárlega ólýðræðislegur? Eggert Guðmundsson skrifar
Skoðun Blómleg ferðaþjónusta skilar sér heim til íslenskra samfélaga Sigfinnur Björnsson skrifar
Bókun 35, ESA og stjórnarskrá Íslands — hvenær verður EES samningurinn stjórnarskrárlega ólýðræðislegur? Eggert Guðmundsson Skoðun