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 Við yrðum á matseðlinum innan ESB Hjörtur J. Guðundsson Skoðun 4.927 stúdentar borga kaffið og kleinurnar Andrea Edda Guðlaugsdóttir,Eiríkur Kúld Viktorsson Skoðun „Ég vissi ekki“ Unnar Þór Sæmundsson Skoðun Að vinna undir nýfrjálshyggjumanni Ægir Máni Bjarnason Skoðun Allt að 57% lægra verð í Ísland Duty Free Heiðar Róbert Birnuson Skoðun Styðjum við STEM greinar í grunnskóla Guðríður Eldey Arnardóttir Skoðun Byrjum á rótinni – ekki verðmiðanum Elísabet Reynisdóttir Skoðun Hvers vegna gera þau það ekki fyrst sjálf? Tómas Ragnarz Skoðun Börn og vopn Helga Þórólfsdóttir Skoðun Sagði seðlabankastjóri Alþingi ósatt? Örn Karlsson Skoðun Skoðun Skoðun Heimskautalandbúnaður ESB Eggert Sigurbergsson skrifar Skoðun Byrjum á rótinni – ekki verðmiðanum Elísabet Reynisdóttir skrifar Skoðun Styðjum við STEM greinar í grunnskóla Guðríður Eldey Arnardóttir skrifar Skoðun Þögn er ekki samráð: W.O.M.E.N. svarar fyrir brottfarastöðina Nichole Leigh Mosty,Marion Poilvez skrifar Skoðun Börn og vopn Helga Þórólfsdóttir skrifar Skoðun „Ég vissi ekki“ Unnar Þór Sæmundsson skrifar Skoðun Að vinna undir nýfrjálshyggjumanni Ægir Máni Bjarnason skrifar Skoðun 4.927 stúdentar borga kaffið og kleinurnar Andrea Edda Guðlaugsdóttir,Eiríkur Kúld Viktorsson skrifar Skoðun Stöndum með Grænlendingum Heiða Björg Hilmisdóttir skrifar Skoðun Við yrðum á matseðlinum innan ESB Hjörtur J. Guðundsson skrifar Skoðun Friðarráð Eleanor Roosevelt lýsir okkur enn Gunnar Hersveinn skrifar Skoðun Rangfærslur Viðskiptaráðs Sonja Ýr Þorbergsdóttir skrifar Skoðun Frítt Elliði Vignisson skrifar Skoðun Vaxandi álag á fagfólk innan velferðarþjónustu Steinunn Bergmann skrifar Skoðun Kvenréttindafélag Íslands viðhefur ósmekklegt persónuníð Huginn Þór Grétarsson skrifar Skoðun Kemst ég örugglega út? Birgir Finnsson skrifar Skoðun Ofurlaun fyrir leikskólakennara Ólöf Hugrún Valdimarsdóttir skrifar Skoðun Sagði seðlabankastjóri Alþingi ósatt? Örn Karlsson skrifar Skoðun Allt að 57% lægra verð í Ísland Duty Free Heiðar Róbert Birnuson skrifar Skoðun Bakkakot er ekki frávik. Þetta er kerfi sem brást Steindór Þórarinsson skrifar Skoðun Afsökunarbeiðni, skítkast og popúlismi - Alvarleg staða á Alþingi Hjörvar Sigurðsson skrifar Skoðun Hversu oft þarf að kveikja í? Olga Cilia skrifar Skoðun Góðan daginn, hvernig hefur þú það? Stefán Hrafn Jónsson skrifar Skoðun Money Heaven og týndu börnin okkar Davíð Bergmann skrifar Skoðun Svifryk borgarinnar er ekki slys – það er afleiðing stefnu Vilhelm Jónsson skrifar Skoðun Ég býð þingmönnum og verkalýðsforkálfum í námsferð Róbert Björnsson skrifar Skoðun Veljum vistvænar samgöngur Finnur Ricart Andrason skrifar Skoðun Sterk rödd Íslands skiptir máli Karólína Helga Símonardóttir skrifar Skoðun Minnihlutinn sem skilur ekki að hann er í minnihluta Þórður Snær Júlíusson skrifar Skoðun Hunsa eigin þekkingu og stefna á stórslys Björn Ólafsson 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 Þögn er ekki samráð: W.O.M.E.N. svarar fyrir brottfarastöðina Nichole Leigh Mosty,Marion Poilvez skrifar
Skoðun 4.927 stúdentar borga kaffið og kleinurnar Andrea Edda Guðlaugsdóttir,Eiríkur Kúld Viktorsson skrifar
Skoðun Afsökunarbeiðni, skítkast og popúlismi - Alvarleg staða á Alþingi Hjörvar Sigurðsson skrifar