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 Þið dirfist að kalla mig fasista og rasista? Davíð Bergmann Skoðun Myndir þú hætta að flokka ruslið? – Sjálfbærni er ekki tíska Helga Björg Steinþórsdóttir,Eva Magnúsdóttir Skoðun Frjór jarðvegur fyrir glæpagengi til að festa rætur Halldóra Mogensen Skoðun Rödd barna og ungmenna hunsuð í barnvænu sveitarfélagi? París Anna Bermann Elvarsdóttir,Heimir Sigurpáll Árnason,Fríða Björg Tómasdóttir,Lilja Dögun Lúðvíksdóttir,Bjarki Orrason,Sigmundur Logi Þórðarson,Aldís Ósk Arnaldsdóttir,Leyla Ósk Jónsdóttir,Rebekka Rut Birgisdóttir,Ólöf Berglind Guðnadóttir,Íris Ósk Sverrisdóttir Skoðun Verkin sem ekki tala Bryndís Haraldsdóttir Skoðun Hvenær kemur að okkur? Hjördís María Karlsdóttir Skoðun Án greiningar, engin ábyrgð Gísli Már Gíslason Skoðun Sá tapar sem fyrstur nefnir nasistana: gengisfelling orðsins „rasisti“ Birgir Finnsson Skoðun Gleymdu að vanda sig Vanda Sigurgeirsdóttir Skoðun Þegar þeir sem segjast þjóna þjóðinni ráðast á hana Ágústa Árnadóttir Skoðun Skoðun Skoðun Ísland smíðar – köllum á hetjurnar okkar Einar Mikael Sverrisson skrifar Skoðun Yfir 90% ferðamanna eru ánægðir með dvöl sína á höfuðborgarsvæðinu Inga Hlín Pálsdóttir skrifar Skoðun Hvenær kemur að okkur? Hjördís María Karlsdóttir skrifar Skoðun Frjór jarðvegur fyrir glæpagengi til að festa rætur Halldóra Mogensen skrifar Skoðun Án greiningar, engin ábyrgð Gísli Már Gíslason skrifar Skoðun Rödd barna og ungmenna hunsuð í barnvænu sveitarfélagi? París Anna Bermann Elvarsdóttir,Heimir Sigurpáll Árnason,Fríða Björg Tómasdóttir,Lilja Dögun Lúðvíksdóttir,Bjarki Orrason,Sigmundur Logi Þórðarson,Aldís Ósk Arnaldsdóttir,Leyla Ósk Jónsdóttir,Rebekka Rut Birgisdóttir,Ólöf Berglind Guðnadóttir,Íris Ósk Sverrisdóttir skrifar Skoðun Verkin sem ekki tala Bryndís Haraldsdóttir skrifar Skoðun Myndir þú hætta að flokka ruslið? – Sjálfbærni er ekki tíska Helga Björg Steinþórsdóttir,Eva Magnúsdóttir skrifar Skoðun Þið dirfist að kalla mig fasista og rasista? Davíð Bergmann skrifar Skoðun Gleymdu að vanda sig Vanda Sigurgeirsdóttir skrifar Skoðun Vindhögg Viðskiptaráðs Finnbjörn A. Hermannsson skrifar Skoðun Skref aftur á bak fyrir konur með endómetríósu Sigurður Ingi Jóhannsson skrifar Skoðun Staða leikskólamála í Reykjanesbæ Guðný Birna Guðmundsdóttir skrifar Skoðun Gervigreindaraðstoð: Kennarinn endurheimtir dýrmætan tíma Björgmundur Guðmundsson skrifar Skoðun Tökum höndum saman áður en það er of seint Karólína Helga Símonardóttir skrifar Skoðun PWC – Traustsins verðir? Björn Thorsteinsson skrifar Skoðun Rasismi útskýrir stuðning við þjóðarmorð Ingólfur Gíslason skrifar Skoðun Skuldin við jörðina: Kolefnisstjórnun skiptir sköpum Nótt Thorberg skrifar Skoðun Pólitískar kreddur á kostnað skattgreiðenda Kristinn Karl Brynjarsson skrifar Skoðun Þetta eru börnin sem ég hef áhyggjur af í skólakerfinu Rakel Linda Kristjánsdóttir skrifar Skoðun Óttumst við það að vera frjálsar manneskjur í frjálsu landi? Arnar Þór Jónsson skrifar Skoðun Loftslagsváin bíður ekki Ívar Kristinn Jasonarson skrifar Skoðun Hvers vegna að kenna leiklist? Rannveig Björk Þorkelsdóttir,Jóna Guðrún Jónsdóttir skrifar Skoðun Jafnt aðgengi að geðheilbrigðisþjónustu fyrir öll Telma Sigtryggsdóttir skrifar Skoðun Svikin loforð í leikskólamálum Reykjanesbæjar Gígja Sigríður Guðjónsdóttir skrifar Skoðun Heilbrigðiskerfið í bakkgír Ingibjörg Isaksen skrifar Skoðun Blóðrautt norðanáhlaup Snæbjörn Guðmundsson skrifar Skoðun Í vítahring stöðnunnar og úreldra vísinda Björn Ólafsson skrifar Skoðun ,,Skildu rétt, hvar skórinn að þér kreppir. Skildu, hver í bönd þig hneppti og hneppir.” (EB) Þorsteinn Sæmundsson skrifar Skoðun Við erum réttindalaus Sigurlín Margrét Sigurðardóttir 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.
Myndir þú hætta að flokka ruslið? – Sjálfbærni er ekki tíska Helga Björg Steinþórsdóttir,Eva Magnúsdóttir Skoðun
Rödd barna og ungmenna hunsuð í barnvænu sveitarfélagi? París Anna Bermann Elvarsdóttir,Heimir Sigurpáll Árnason,Fríða Björg Tómasdóttir,Lilja Dögun Lúðvíksdóttir,Bjarki Orrason,Sigmundur Logi Þórðarson,Aldís Ósk Arnaldsdóttir,Leyla Ósk Jónsdóttir,Rebekka Rut Birgisdóttir,Ólöf Berglind Guðnadóttir,Íris Ósk Sverrisdóttir Skoðun
Skoðun Yfir 90% ferðamanna eru ánægðir með dvöl sína á höfuðborgarsvæðinu Inga Hlín Pálsdóttir skrifar
Skoðun Rödd barna og ungmenna hunsuð í barnvænu sveitarfélagi? París Anna Bermann Elvarsdóttir,Heimir Sigurpáll Árnason,Fríða Björg Tómasdóttir,Lilja Dögun Lúðvíksdóttir,Bjarki Orrason,Sigmundur Logi Þórðarson,Aldís Ósk Arnaldsdóttir,Leyla Ósk Jónsdóttir,Rebekka Rut Birgisdóttir,Ólöf Berglind Guðnadóttir,Íris Ósk Sverrisdóttir skrifar
Skoðun Myndir þú hætta að flokka ruslið? – Sjálfbærni er ekki tíska Helga Björg Steinþórsdóttir,Eva Magnúsdóttir skrifar
Skoðun ,,Skildu rétt, hvar skórinn að þér kreppir. Skildu, hver í bönd þig hneppti og hneppir.” (EB) Þorsteinn Sæmundsson skrifar
Myndir þú hætta að flokka ruslið? – Sjálfbærni er ekki tíska Helga Björg Steinþórsdóttir,Eva Magnúsdóttir Skoðun
Rödd barna og ungmenna hunsuð í barnvænu sveitarfélagi? París Anna Bermann Elvarsdóttir,Heimir Sigurpáll Árnason,Fríða Björg Tómasdóttir,Lilja Dögun Lúðvíksdóttir,Bjarki Orrason,Sigmundur Logi Þórðarson,Aldís Ósk Arnaldsdóttir,Leyla Ósk Jónsdóttir,Rebekka Rut Birgisdóttir,Ólöf Berglind Guðnadóttir,Íris Ósk Sverrisdóttir Skoðun