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 Hver vill eldast ? Ebba Margrét Magnúsdóttir Skoðun Að búa til eitthvað úr engu Sigurjón Njarðarson Skoðun Stafrænt ofbeldi: Ógn sem fylgir þolendum hvert sem þeir fara Jenný Kristín Valberg Skoðun Karlar gegn kynbundnu ofbeldi Þorgerður J. Einarsdóttir,Ingólfur Á. Jóhannesson Skoðun 3.860 börn í Reykjavík nýttu ekki frístundastyrkinn Sara Björg Sigurðardóttir Skoðun „Ég veit alltaf hvar þú ert druslan þín!“ Linda Dröfn Gunnarsdóttir Skoðun Ég á þetta ég má þetta Arnar Atlason Skoðun Aldrei gefast upp Árni Sigurðsson Skoðun Grunnskóli fyrir suma, biðlisti fyrir aðra, en „skref í rétta átt“ Sigurbjörg Erla Egilsdóttir,Theodóra S. Þorsteinsdóttir Skoðun Sakborningurinn og ég Sigurður Árni Reynisson Skoðun Skoðun Skoðun Karlar gegn kynbundnu ofbeldi Þorgerður J. Einarsdóttir,Ingólfur Á. Jóhannesson skrifar Skoðun 3.860 börn í Reykjavík nýttu ekki frístundastyrkinn Sara Björg Sigurðardóttir skrifar Skoðun Aldrei gefast upp Árni Sigurðsson skrifar Skoðun Að búa til eitthvað úr engu Sigurjón Njarðarson skrifar Skoðun Stafrænt ofbeldi: Ógn sem fylgir þolendum hvert sem þeir fara Jenný Kristín Valberg skrifar Skoðun Mikilvægt að taka upp keflið og byrja að baka Guðrún Elísa Friðbjargardóttir Sævarsdóttir skrifar Skoðun Sakborningurinn og ég Sigurður Árni Reynisson skrifar Skoðun Vinnum hratt og vinnum saman Jóhanna Hlín Auðunsdóttir skrifar Skoðun Er líf karlmanns 75% af virði lífi konu? Jón Pétur Zimsen skrifar Skoðun Stafrænt kynferðisofbeldi – jafn alvarlegt og í raunheimum en viðbrögðin minni Drífa Snædal skrifar Skoðun Hröð húsnæðisuppbygging er forgangsatriði nýs meirihluta í borginni Einar Sveinbjörn Guðmundsson skrifar Skoðun Fregnir af dauða gervigreindarinnar eru stórlega ýktar Björgmundur Örn Guðmundsson skrifar Skoðun Hyggst skipta sér af þjóðaratkvæðinu Hjörtur J. Guðmundsson skrifar Skoðun Fjölmiðlar í hættu - aðgerða er þörf Sigríður Dögg Auðunsdóttir skrifar Skoðun „Ertu heimsk, svínka?“ Valgerður Árnadóttir skrifar Skoðun Ég trúi á orkuskiptin! Hverju trúir þú? Tinna Jóhannsdóttir skrifar Skoðun Fundur á Akureyri um hættulega úrelta stjórnarskrá Íslands Hjörtur Hjartarson,,Katrín Oddsdóttir skrifar Skoðun Vissir þú þetta? Rakel Linda Kristjánsdóttir,Sigurlaug Kristjánsdóttir skrifar Skoðun Íslensk samvinna fyrir loftslag og náttúru. Skógræktarfélag Íslands, Votlendissjóður og Carbfix Brynjólfur Jónsson,Ólafur Elínarson,Þórunn Inga Ingjaldsdóttir skrifar Skoðun Fatlað fólk ber ekki ábyrgð á lífsgæðum borgarbúa Anna Lára Steindal skrifar Skoðun Á Kópavogur að vera fallegur bær? Hákon Gunnarsson skrifar Skoðun Börn og stuðningur við þau í íþrótta- og tómstundastarfi Eygló Ósk Gústafsdóttir,Kristín Skjaldardóttir,Þóra Sigfríður Einarsdóttir skrifar Skoðun Aðdragandi 7. oktober 2023 í Palestínu Þorvaldur Örn Árnason skrifar Skoðun Útlendingamálin á réttri leið Sigurjón Þórðarson skrifar Skoðun Eyjar í draumi eða dáleiðslu, þögnin í bæjarmálum er orðin hættuleg Jóhann Ingi Óskarsson skrifar Skoðun Kvíðir þú jólunum? Sóley Dröfn Davíðsdóttir skrifar Skoðun Í dag er ég líka reiður! Davíð Bergmann skrifar Skoðun NPA breytir lífum – það gleymist í umræðunni Rúnar Björn Herrera Þorkelsson skrifar Skoðun D, 3 eða rautt? Arnar Steinn Þórarinsson skrifar Skoðun Tími til að tala leikskólana upp Bjarnveig Birta Bjarnadóttir 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.
Grunnskóli fyrir suma, biðlisti fyrir aðra, en „skref í rétta átt“ Sigurbjörg Erla Egilsdóttir,Theodóra S. Þorsteinsdóttir Skoðun
Skoðun Stafrænt ofbeldi: Ógn sem fylgir þolendum hvert sem þeir fara Jenný Kristín Valberg skrifar
Skoðun Mikilvægt að taka upp keflið og byrja að baka Guðrún Elísa Friðbjargardóttir Sævarsdóttir skrifar
Skoðun Stafrænt kynferðisofbeldi – jafn alvarlegt og í raunheimum en viðbrögðin minni Drífa Snædal skrifar
Skoðun Hröð húsnæðisuppbygging er forgangsatriði nýs meirihluta í borginni Einar Sveinbjörn Guðmundsson skrifar
Skoðun Fundur á Akureyri um hættulega úrelta stjórnarskrá Íslands Hjörtur Hjartarson,,Katrín Oddsdóttir skrifar
Skoðun Íslensk samvinna fyrir loftslag og náttúru. Skógræktarfélag Íslands, Votlendissjóður og Carbfix Brynjólfur Jónsson,Ólafur Elínarson,Þórunn Inga Ingjaldsdóttir skrifar
Skoðun Börn og stuðningur við þau í íþrótta- og tómstundastarfi Eygló Ósk Gústafsdóttir,Kristín Skjaldardóttir,Þóra Sigfríður Einarsdóttir skrifar
Skoðun Eyjar í draumi eða dáleiðslu, þögnin í bæjarmálum er orðin hættuleg Jóhann Ingi Óskarsson skrifar
Grunnskóli fyrir suma, biðlisti fyrir aðra, en „skref í rétta átt“ Sigurbjörg Erla Egilsdóttir,Theodóra S. Þorsteinsdóttir Skoðun