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 Sá tapar sem fyrstur nefnir nasistana: gengisfelling orðsins „rasisti“ Birgir Finnsson Skoðun Þegar þeir sem segjast þjóna þjóðinni ráðast á hana Ágústa Árnadóttir Skoðun Svikin loforð í leikskólamálum Reykjanesbæjar Gígja Sigríður Guðjónsdóttir Skoðun Blóðrautt norðanáhlaup Snæbjörn Guðmundsson Skoðun Í vítahring stöðnunnar og úreldra vísinda Björn Ólafsson Skoðun Heilbrigðiskerfið í bakkgír Ingibjörg Isaksen Skoðun ,,Skildu rétt, hvar skórinn að þér kreppir. Skildu, hver í bönd þig hneppti og hneppir.” (EB) Þorsteinn Sæmundsson Skoðun Jafnt aðgengi að geðheilbrigðisþjónustu fyrir öll Telma Sigtryggsdóttir Skoðun Hvers vegna að kenna leiklist? Rannveig Björk Þorkelsdóttir,Jóna Guðrún Jónsdóttir Skoðun Loftslagsváin bíður ekki Ívar Kristinn Jasonarson Skoðun Skoðun 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 Skoðun Raunir ríka fólksins og bænir þess Jónas Yngvi Ásgrímsson skrifar Skoðun Myglaða nestisboxið og gleymda sítrónan María Rut Kristinsdóttir skrifar Skoðun Talið við okkur áður en þið talið um okkur Ian McDonald skrifar Skoðun Björgunarleiðangur fyrir Heimsmarkmiðin Antonio Guterres skrifar Skoðun Átti ekki að klára dæmið í geðheilbrigðismálum? Ingveldur Anna Sigurðardóttir skrifar Skoðun Tómstunda- og félagsfræðinemar harma ákvörðun Akureyrarbæjar Hópur nemenda í tómstunda- og félagsmálafræði við HÍ skrifar Skoðun Nefhjól á Austurvelli – Skiptir öryggi fólks á fjölmennasta svæði landsins ekki máli? Daði Rafnsson,Kristján Vigfússon,Margrét Manda Jónsdóttir,Martin Swift skrifar Skoðun Óður til Sigga sjéní Ingvi Þór Georgsson skrifar Skoðun Álframleiðsla á Íslandi er ekki bara mikilvæg fyrir Ísland Guðríður Eldey Arnardóttir skrifar Skoðun Miðjumoð í húsnæðismálum og áróður Viðskiptaráðs Jón Ferdínand Estherarson,Unnur Rán Reynisdóttir,Arnar Páll Gunnlaugsson skrifar Skoðun Örvæntingafullir endó-sjúklingar Diljá Mist Einarsdóttir skrifar Skoðun Þjóð sem lætur kyrrt liggja? Magnús Árni Skjöld Magnússon skrifar Skoðun Umbætur í innkaupum hins opinbera á upplýsingatækni Lilja Björk Guðmundsdóttir skrifar Skoðun Losar Alþingi um leyfisveitinga-flækjuna? Katrín Helga Hallgrímsdóttir skrifar Skoðun Dómsdagur nálgast! Hólmgeir Baldursson skrifar Skoðun Er slysahætta í kringum sorpílátið heima hjá þér? Anna Jóna Kjartansdóttir,Pétur Gísli Jónsson skrifar Skoðun Ég og Parkinson – leitin að greiningu og leiðin til betra lífs Guðrún Einarsdóttir skrifar Skoðun Hvers vegna borga foreldrar í Kópavogi mest? Eydís Inga Valsdóttir skrifar Skoðun Sá tapar sem fyrstur nefnir nasistana: gengisfelling orðsins „rasisti“ Birgir Finnsson skrifar Skoðun Aðgengi er lykill að sjálfstæði, þátttöku og virkni Þuríður Harpa Sigurðardóttir skrifar Skoðun Hagsmunir heildarinnar - Fjórði kafli: Joshua Fought The Battle of Jericho Hannes Örn Blandon 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.
,,Skildu rétt, hvar skórinn að þér kreppir. Skildu, hver í bönd þig hneppti og hneppir.” (EB) Þorsteinn Sæmundsson Skoðun
Skoðun ,,Skildu rétt, hvar skórinn að þér kreppir. Skildu, hver í bönd þig hneppti og hneppir.” (EB) Þorsteinn Sæmundsson skrifar
Skoðun Tómstunda- og félagsfræðinemar harma ákvörðun Akureyrarbæjar Hópur nemenda í tómstunda- og félagsmálafræði við HÍ skrifar
Skoðun Nefhjól á Austurvelli – Skiptir öryggi fólks á fjölmennasta svæði landsins ekki máli? Daði Rafnsson,Kristján Vigfússon,Margrét Manda Jónsdóttir,Martin Swift skrifar
Skoðun Álframleiðsla á Íslandi er ekki bara mikilvæg fyrir Ísland Guðríður Eldey Arnardóttir skrifar
Skoðun Miðjumoð í húsnæðismálum og áróður Viðskiptaráðs Jón Ferdínand Estherarson,Unnur Rán Reynisdóttir,Arnar Páll Gunnlaugsson skrifar
Skoðun Er slysahætta í kringum sorpílátið heima hjá þér? Anna Jóna Kjartansdóttir,Pétur Gísli Jónsson skrifar
Skoðun Sá tapar sem fyrstur nefnir nasistana: gengisfelling orðsins „rasisti“ Birgir Finnsson skrifar
Skoðun Hagsmunir heildarinnar - Fjórði kafli: Joshua Fought The Battle of Jericho Hannes Örn Blandon skrifar
,,Skildu rétt, hvar skórinn að þér kreppir. Skildu, hver í bönd þig hneppti og hneppir.” (EB) Þorsteinn Sæmundsson Skoðun