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 Hamfarir Hildar Haraldur F. Gíslason Skoðun Íslendingar sem ég hef hitt þegar ég reyni að tala íslensku Valerio Gargiulo Skoðun Fimm sunnlensk sveitarfélög neita íbúum um velferðarþjónustu án skýrrar lagaheimildar Guðrún Margrét Njálsdóttir,Steinþór Hreinsson,Þröstur Sverrisson Skoðun Nýr golfvöllur í Reykjavík Magnea Gná Jóhannsdóttir Skoðun Sjálflærðir sérfræðingar í leikskólamálum Ingibjörg Sólrún Ágústsdóttir Skoðun Þegar hávaðinn ræður ferðinni Sigurður Helgi Pálmason Skoðun Engin fyrirtæki engin þjónusta Guðný María Jóhannsdóttir Skoðun Lægri húsnæðisvextir með evru (staðfest) Dagur B. Eggertsson Skoðun Vatnsaflsvirkjanir eru æði Þorgerður María Þorbjarnardóttir Skoðun Öruggt húsnæði jafngildir mannréttindum Þórarinn Ingi Pétursson Skoðun Skoðun Skoðun Börnin geta ekki beðið Sigurveig Jóhannsdóttir skrifar Skoðun Réttur barna til menntunar Salvör Nordal skrifar Skoðun Grundarreitur í gamla Hveragerði - byggjum rétt Arnar H. Halldórsson skrifar Skoðun Inngilding og þátttaka fatlaðra barna Snæfríður Þóra Egilson skrifar Skoðun Af hlutleysisstefnu ríkisútvarpsins og falleinkunn fjármálaráðs Brynjar Níelsson skrifar Skoðun Fimm sunnlensk sveitarfélög neita íbúum um velferðarþjónustu án skýrrar lagaheimildar Guðrún Margrét Njálsdóttir,Steinþór Hreinsson,Þröstur Sverrisson skrifar Skoðun Verk að vinna Elsa María Guðmundsdóttir skrifar Skoðun Foreldrahús lokar 1. maí! Viljum við það? Dagbjört Ósk Steindórsdóttir skrifar Skoðun Meirihluti fólks með fötlun í Bretlandi styður rétt til dánaraðstoðar Ingrid Kuhlman skrifar Skoðun Íslendingar sem ég hef hitt þegar ég reyni að tala íslensku Valerio Gargiulo skrifar Skoðun Öruggt húsnæði jafngildir mannréttindum Þórarinn Ingi Pétursson skrifar Skoðun Engin fyrirtæki engin þjónusta Guðný María Jóhannsdóttir skrifar Skoðun Við erum í sama liðinu skrifar Skoðun Þegar hávaðinn ræður ferðinni Sigurður Helgi Pálmason skrifar Skoðun Gefum loforð í sumargjöf Kolbrún Hrund Sigurgeirsdóttir skrifar Skoðun Mitt uppáhalds stefnumál? Systkinaforgangur Bjarnveig Birta Bjarnadóttir skrifar Skoðun Ekki benda á mig Guðmundur Stefán Gunnarsson skrifar Skoðun Vönduð niðurstaða Feneyjanefndarinnar Pawel Bartoszek skrifar Skoðun Horfumst í augu við staðreyndir Eyþór Fannar Sveinsson skrifar Skoðun Hafa skal náttúruvernd í heiðri allar stundir! Elva Rakel Jónsdóttir,Guðmundur Þ. Guðmundsson,Rakel Garðardóttir,Rán Flygenring,Stefán Jón Hafstein skrifar Skoðun Vatnsaflsvirkjanir eru æði Þorgerður María Þorbjarnardóttir skrifar Skoðun Innritun í framhaldsskóla – samspil fagmennsku og sanngirni Magnús Þór Jónsson skrifar Skoðun Hamfarir Hildar Haraldur F. Gíslason skrifar Skoðun Græna gangan - göngum fyrir hafið Guðrún Hallgrímsdóttir,Maríanna Traustadóttir skrifar Skoðun 10 loforð til ungs fólks á besta stað í heimi, Hafnarfirði Viktor Pétur Finnsson skrifar Skoðun Lýðheilsa er undirstaða sterks samfélags Kolbrún Magnúsdóttir skrifar Skoðun Sjálflærðir sérfræðingar í leikskólamálum Ingibjörg Sólrún Ágústsdóttir skrifar Skoðun Ég lofa að líta ekki undan Ingibjörg Magnúsdóttir skrifar Skoðun Nýr golfvöllur í Reykjavík Magnea Gná Jóhannsdóttir skrifar Skoðun Þegar bygging er ekki orðin að húsi: Ný nálgun í tryggingum framkvæmda Heiður Huld Hreiðarsdóttir 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.
Fimm sunnlensk sveitarfélög neita íbúum um velferðarþjónustu án skýrrar lagaheimildar Guðrún Margrét Njálsdóttir,Steinþór Hreinsson,Þröstur Sverrisson Skoðun
Skoðun Af hlutleysisstefnu ríkisútvarpsins og falleinkunn fjármálaráðs Brynjar Níelsson skrifar
Skoðun Fimm sunnlensk sveitarfélög neita íbúum um velferðarþjónustu án skýrrar lagaheimildar Guðrún Margrét Njálsdóttir,Steinþór Hreinsson,Þröstur Sverrisson skrifar
Skoðun Meirihluti fólks með fötlun í Bretlandi styður rétt til dánaraðstoðar Ingrid Kuhlman skrifar
Skoðun Hafa skal náttúruvernd í heiðri allar stundir! Elva Rakel Jónsdóttir,Guðmundur Þ. Guðmundsson,Rakel Garðardóttir,Rán Flygenring,Stefán Jón Hafstein skrifar
Skoðun Þegar bygging er ekki orðin að húsi: Ný nálgun í tryggingum framkvæmda Heiður Huld Hreiðarsdóttir skrifar
Fimm sunnlensk sveitarfélög neita íbúum um velferðarþjónustu án skýrrar lagaheimildar Guðrún Margrét Njálsdóttir,Steinþór Hreinsson,Þröstur Sverrisson Skoðun