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 Gleymdi framhaldsskólinn Sigurður E. Vilhelmsson Skoðun Leyfið okkur að velja framtíð okkar Kristrún Ágústsdóttir Skoðun Hver kenndi Viðskiptaráði að rýna í gögn og tölur? Ragnheiður Stephensen Skoðun Við erum öll í sama liðinu Jónas Hagan Guðmundsson Skoðun Enn um Plastbarkamálið Ingólfur Bruun Skoðun Álfsnes er rangur staður fyrir skotsvæði Kristbjörn Haraldsson,Anja Þórdís Karlsdóttir Skoðun Tangarhald á lífæð samfélagsins Björn Brynjúlfur Björnsson Skoðun Látið Ljósleiðarann vera! Guðni Freyr Öfjörð Skoðun Eru félagasamtök sem boða eigið fagnaðarerindi nóg til að upplýsa almenning? Eyrún Magnúsdóttir Skoðun Opið bréf til stjórnsýslu Reykjanesbæjar vegna aðgengis í Gömlu búð Arnar Helgi Lárusson Skoðun Skoðun Skoðun Gleymdi framhaldsskólinn Sigurður E. Vilhelmsson skrifar Skoðun Álfsnes er rangur staður fyrir skotsvæði Kristbjörn Haraldsson,Anja Þórdís Karlsdóttir skrifar Skoðun Sjálfstæðisflokkurinn er að grafa sína eigin gröf Sigurður Sigurðsson skrifar Skoðun Eru félagasamtök sem boða eigið fagnaðarerindi nóg til að upplýsa almenning? Eyrún Magnúsdóttir skrifar Skoðun Enn um Plastbarkamálið Ingólfur Bruun skrifar Skoðun Við unnum stóra vinninginn Gunnar Salvarsson skrifar Skoðun Við erum öll í sama liðinu Jónas Hagan Guðmundsson skrifar Skoðun Látið Ljósleiðarann vera! Guðni Freyr Öfjörð skrifar Skoðun Noregur verður hluti af kjarnorkuvernd Frakka Arnór Sigurjónsson skrifar Skoðun Það sem mun sökkva okkur Haukur Logi Jóhannsson skrifar Skoðun Ef Ísland sækir um „djobbið“ Guðmunda G. Guðmundsdóttir skrifar Skoðun Tangarhald á lífæð samfélagsins Björn Brynjúlfur Björnsson skrifar Skoðun Leyfið okkur að velja framtíð okkar Kristrún Ágústsdóttir skrifar Skoðun Nokkur atriði varðandi mögulega aðild Íslands að Evrópusambandinu Jón Frímann Jónsson skrifar Skoðun Hver kenndi Viðskiptaráði að rýna í gögn og tölur? Ragnheiður Stephensen skrifar Skoðun Gervigreind mun ekki skipta út leiðtogum. Hún mun afhjúpa þá Gísli Rafn Ólafsson skrifar Skoðun Opið bréf til stjórnsýslu Reykjanesbæjar vegna aðgengis í Gömlu búð Arnar Helgi Lárusson skrifar Skoðun Þegar fjarlægðin hættir að standa í vegi fyrir heilsu kvenna Helga Dagný Sigurjónsdóttir skrifar Skoðun Enginn kemst langt með skóflu eina að vopni Martha Árnadóttir skrifar Skoðun Skammsýni á tímum tæknibyltingar, erum við að missa af framtíðinni? Sævar Þór Jónsson skrifar Skoðun Að gera upp á milli barna Ingólfur Sverrisson skrifar Skoðun Hólar í Hjaltadal á uppboð Jón Bjarnason skrifar Skoðun Er ekki best að tala bara íslensku um ESB og matvælaverð? Trausti Hjálmarsson skrifar Skoðun Lausnin sem leysir ekkert Jóhann Skagfjörð Magnússon skrifar Skoðun Vestmannaeyjabær, þar sem þögn er þegjandi samkomulag Linda Rós Sigurdardóttir skrifar Skoðun Starfsfólkið er öflugasta varnarlínan Margrét V. Helgadóttir skrifar Skoðun Þegar samkennd og tortryggni lifa hlið við hlið á netinu Valerio Gargiulo skrifar Skoðun Geðheilbrigðisþjónusta óháð efnahag? Steinunn Bragadóttir skrifar Skoðun Um skipulag bæja Þórður Már Sigfússon skrifar Skoðun 790.000 veikindadagar á ári Gunnlaugur Már Briem 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.
Eru félagasamtök sem boða eigið fagnaðarerindi nóg til að upplýsa almenning? Eyrún Magnúsdóttir Skoðun
Skoðun Álfsnes er rangur staður fyrir skotsvæði Kristbjörn Haraldsson,Anja Þórdís Karlsdóttir skrifar
Skoðun Eru félagasamtök sem boða eigið fagnaðarerindi nóg til að upplýsa almenning? Eyrún Magnúsdóttir skrifar
Skoðun Nokkur atriði varðandi mögulega aðild Íslands að Evrópusambandinu Jón Frímann Jónsson skrifar
Skoðun Opið bréf til stjórnsýslu Reykjanesbæjar vegna aðgengis í Gömlu búð Arnar Helgi Lárusson skrifar
Skoðun Þegar fjarlægðin hættir að standa í vegi fyrir heilsu kvenna Helga Dagný Sigurjónsdóttir skrifar
Skoðun Skammsýni á tímum tæknibyltingar, erum við að missa af framtíðinni? Sævar Þór Jónsson skrifar
Eru félagasamtök sem boða eigið fagnaðarerindi nóg til að upplýsa almenning? Eyrún Magnúsdóttir Skoðun