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 Óásættanleg bið, fordómar og aðrar hindranir í kerfinu Helga F. Edwardsdóttir Skoðun Það sem við segjum er það sem við erum Guðný Björk Pálmadóttir Skoðun Byggjum fyrir síðustu kaupendur Friðjón R. Friðjónsson Skoðun Ég á þetta ég má þetta Arnar Atlason Skoðun Fjórða þorskastríðið er fram undan Gunnar Smári Egilsson Skoðun Vilja komast í orku Íslands Hjörtur J. Guðmundsson Skoðun Inngilding – eða aðskilnaður? Jasmina Vajzović Crnac Skoðun Röng klukka siðan 1968: Kominn tími á breytingar Erla Björnsdóttir Skoðun Er ég Íslendingur? En þú? Jón Pétur Zimsen Skoðun Þá var „útlendingur“ ekki sá sem kom frá framandi heimsálfum Martha Árnadóttir Skoðun Skoðun Skoðun Byggjum fyrir síðustu kaupendur Friðjón R. Friðjónsson skrifar Skoðun Það sem við segjum er það sem við erum Guðný Björk Pálmadóttir skrifar Skoðun Óásættanleg bið, fordómar og aðrar hindranir í kerfinu Helga F. Edwardsdóttir skrifar Skoðun Má bjóða þér einelti? Linda Hrönn Bakkmann Þórisdóttir skrifar Skoðun Fyrir hverja eru ákvarðanir teknar? Helga Þórisdóttir skrifar Skoðun Þá var „útlendingur“ ekki sá sem kom frá framandi heimsálfum Martha Árnadóttir skrifar Skoðun Kann barnið þitt að hjóla? Sara Björg Sigurðardóttir skrifar Skoðun Er ég Íslendingur? En þú? Jón Pétur Zimsen skrifar Skoðun Samkeppni um hagsæld Ríkarður Ríkarðsson skrifar Skoðun Inngilding – eða aðskilnaður? Jasmina Vajzović Crnac skrifar Skoðun Húsnæðispakki fyrir unga fólkið og framtíðina Anna María Jónsdóttir skrifar Skoðun Þegar úrvinnsla eineltismála klúðrast Kolbrún Áslaugar Baldursdóttir skrifar Skoðun Virðum réttindi intersex fólks Daníel E. Arnarsson skrifar Skoðun Ha ég? Já þú! Ekki satt! Hver þá? Arna Sif Ásgeirsdóttir skrifar Skoðun Samfélagslegur spegill lögreglumannsins Sigurður Árni Reynisson skrifar Skoðun Rétt klukka síðan 1968: Höldum í síðdegisbirtuna Erlendur S. Þorsteinsson skrifar Skoðun Traust, von og tækifæri á Norðausturlandi Jóhann Páll Jóhannsson skrifar Skoðun Tími til að endurskoða persónuverndarlög sem kæfa nýsköpun Hulda Birna Kjærnested Baldursdóttir ,Nanna Elísa Jakobsdóttir skrifar Skoðun Skilin eftir á SAk Gunnhildur H Gunnlaugsdóttir skrifar Skoðun Hagræn áhrif íþrótta og mikilvægi þeirra á Íslandi Helgi Sigurður Haraldsson skrifar Skoðun Vegið að heilbrigðri samkeppni Herdís Dröfn Fjeldsted skrifar Skoðun Frjósemisvitund ungs fólks Sigríður Auðunsdóttir skrifar Skoðun Ökuréttindi á beinskiptan og sjálfskiptan bíl Þuríður B. Ægisdóttir skrifar Skoðun Á eineltisdaginn minnum við á eineltisdaginn Helga Björk Magnúsdóttir Grétudóttir,Ögmundur Jónasson skrifar Skoðun Ísland á krossgötum: Gervigreindarver í stað álvera! Eggert Sigurbergsson skrifar Skoðun Endurreisn Grindavíkur Kristín María Birgisdóttir skrifar Skoðun Plan sem er sett í framkvæmd í stað áralangrar kyrrstöðu Ása Berglind Hjálmarsdóttir skrifar Skoðun 57 eignir óska eftir eigendum Sæunn Gísladóttir skrifar Skoðun Vindhanagal Helgi Brynjarsson skrifar Skoðun Vilja komast í orku Íslands Hjörtur J. Guðmundsson 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 Tími til að endurskoða persónuverndarlög sem kæfa nýsköpun Hulda Birna Kjærnested Baldursdóttir ,Nanna Elísa Jakobsdóttir skrifar
Skoðun Á eineltisdaginn minnum við á eineltisdaginn Helga Björk Magnúsdóttir Grétudóttir,Ögmundur Jónasson skrifar
Skoðun Plan sem er sett í framkvæmd í stað áralangrar kyrrstöðu Ása Berglind Hjálmarsdóttir skrifar