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 Kominn tími til í Kópavogi María Ellen Steingrímsdóttir Skoðun Slapp lifandi út af elliheimili Margrét Sigríður Guðmundsdóttir Skoðun Sögnin að banna Hans Alexander Margrétarson Hansen Skoðun Þjóð í vaxtafjötrum hafta Sveinn Atli Gunnarsson Skoðun Ertu ekki hress? Sigurbjörg J. Helgadóttir Skoðun Listin að blekkja heila þjóð Halldóra Mogensen Skoðun Mér er ekki sama Þorkell Daníel Eiríksson Skoðun Er fagmennska kennara einskis virði? Þóranna Rósa Ólafsdóttir Skoðun STRAX-D Rúnar Freyr Gíslason Skoðun Af hverju eru sum hús full af lífi en önnur tóm? Rannveig Tenchi Ernudóttir Skoðun Skoðun Skoðun Mér er ekki sama Þorkell Daníel Eiríksson skrifar Skoðun Vaxtarmörk eða valdsmörk sveitarstjórna Orri Björnsson skrifar Skoðun Lýðheilsa og leiðin til Siglufjarðar Pétur Heimisson skrifar Skoðun Sterkur skólabær – vinnum þetta saman Jóhannes Már Pétursson skrifar Skoðun Það sem skiptir raunverulega máli Guðbjörg Ingunn Magnúsdóttir skrifar Skoðun Af hverju eru sum hús full af lífi en önnur tóm? Rannveig Tenchi Ernudóttir skrifar Skoðun STRAX-D Rúnar Freyr Gíslason skrifar Skoðun Tónlistarborgin eflist! Skúli Helgason skrifar Skoðun Kominn tími til í Kópavogi María Ellen Steingrímsdóttir skrifar Skoðun Tunglskot og tilraunastofa Ásta Kristín Sigurjónsdóttir skrifar Skoðun Sögnin að banna Hans Alexander Margrétarson Hansen skrifar Skoðun Hvað sagði konan? G.Eygló Friðriksdóttir skrifar Skoðun Öflugur framhaldsskóli á Suðurnesjum er réttlætismál Hólmfríður Jennýjar Árnadóttir skrifar Skoðun Við stöndum á tímamótum Ellý Tómasdóttir skrifar Skoðun Samkeppnisreglur sem myndlistarmenn hafa komið sér saman um Emma Heiðarsdóttir,Eva Ísleifs,Jóna Hlíf Halldórsdóttir,Unndór Egill Jónsson skrifar Skoðun Námsárangur í frjálsu falli — hversu lengi ætlum við að horfa á? Nína Berglind Sigurgeirsdóttir skrifar Skoðun Þjóð í vaxtafjötrum hafta Sveinn Atli Gunnarsson skrifar Skoðun Samningsmarkmið Íslands mega ekki vera leyndarmál Júlíus Valsson skrifar Skoðun Dánaraðstoð og hjúkrunarfræðingar: Hvað segja gögnin? Bjarni Jónsson skrifar Skoðun Lögreglu-Ríkið Ólafur Stephensen skrifar Skoðun Þarf einhverja yfirbyggingu í skólamálum Mosfellsbæjar? Haukur Skúlason skrifar Skoðun Verkin tala! Kristinn Jakobsson skrifar Skoðun Vandinn er ekki lóðaskortur Óli Örn Eiríksson skrifar Skoðun Af hverju? - Af hverju ekki? Halldór Bachmann skrifar Skoðun Er staða Garðabæjar jafn sterk og við höldum? Tinna Borg Arnfinnsdóttir ,Hreiðar Jónsson skrifar Skoðun Er fagmennska kennara einskis virði? Þóranna Rósa Ólafsdóttir skrifar Skoðun Að þora að vera til fyrirmyndar Trausti Jóhannsson skrifar Skoðun Orkan sem skapar verðmæti Sævar Freyr Þráinsson skrifar Skoðun Er Kristrún Frostadóttir viljandi að reyna að leiða þjóðina inn í ESB? Gunnar Ármannsson skrifar Skoðun Eru 700 milljónir á ári ekki miklir peningar? Róbert Ragnarsson 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 Öflugur framhaldsskóli á Suðurnesjum er réttlætismál Hólmfríður Jennýjar Árnadóttir skrifar
Skoðun Samkeppnisreglur sem myndlistarmenn hafa komið sér saman um Emma Heiðarsdóttir,Eva Ísleifs,Jóna Hlíf Halldórsdóttir,Unndór Egill Jónsson skrifar
Skoðun Námsárangur í frjálsu falli — hversu lengi ætlum við að horfa á? Nína Berglind Sigurgeirsdóttir skrifar
Skoðun Er staða Garðabæjar jafn sterk og við höldum? Tinna Borg Arnfinnsdóttir ,Hreiðar Jónsson skrifar
Skoðun Er Kristrún Frostadóttir viljandi að reyna að leiða þjóðina inn í ESB? Gunnar Ármannsson skrifar