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 Engar samningaviðræður lengur - einungis sótt um inngöngu. Þollý Rósmundsdóttir Skoðun Rangt svar við raunverulegum vanda Sandra Hlín Guðmundsdóttir Skoðun Efnahagslegur raunveruleiki: Ísland dregst enn frekar aftur úr smáríkjum innan Evrópusambandsins Kristján Reykjalín Vigfússon Skoðun Tala þvert á það sem ESB sjálft segir Hjörtur J. Guðmundsson Skoðun Áskorun til Þingvallanefndar Álfheiður Ingadóttir Skoðun Er hlustað á þig? Karólína Helga Símonardóttir Skoðun Á nú að hafa af manni fullveldið? Eiríkur Hjálmarsson Skoðun „Ég kýs að kjósa ekki“ Silja Sóley Birgisdóttir,Sigrún E. Unnsteinsdóttir ,Rósa Guðný Arnardóttir,Jökull Sólberg Auðunsson,Júnía Líf M. Sigurjónsdóttir,Jón Ferdínand Estherarson,Hannes Pétursson,Halldór Ólafsson,Geirdís Hanna Kristjánsdóttir,Birna Gunnlaugsdóttir Skoðun Um siðferði og veiði Runólfur Ágústsson Skoðun Að vera rétt tengdur eða bara „íbúi“? Guðrún M. Njálsdóttir Skoðun Skoðun Skoðun Er okkur sama um unga fólkið okkar? Hvar á það að vera? Þorvaldur Daníelsson skrifar Skoðun Að setja puttana í eyrun og kalla það stefnu Óðinn Freyr Baldursson skrifar Skoðun Viðvera, frammistaða og vellíðan á vinnustöðum: Við búum á Íslandi – og þurfum að vinna með það Böðvar Bjarnason,Sylgja Dögg Sigurjónsdóttir skrifar Skoðun Áskorun til Þingvallanefndar Álfheiður Ingadóttir skrifar Skoðun Er hlustað á þig? Karólína Helga Símonardóttir skrifar Skoðun Rangt svar við raunverulegum vanda Sandra Hlín Guðmundsdóttir skrifar Skoðun Engar samningaviðræður lengur - einungis sótt um inngöngu. Þollý Rósmundsdóttir skrifar Skoðun Tala þvert á það sem ESB sjálft segir Hjörtur J. Guðmundsson skrifar Skoðun Efnahagslegur raunveruleiki: Ísland dregst enn frekar aftur úr smáríkjum innan Evrópusambandsins Kristján Reykjalín Vigfússon skrifar Skoðun Íran og Hormuz-sund Arnór Sigurjónsson skrifar Skoðun Samfélagið treystir á öfluga fráveitu Brynja Ragnarsdóttir skrifar Skoðun Heiðarleiki og raunhæfar lausnir Ragnar Þór Reynisson skrifar Skoðun Sundlaugar Reykjavíkur þurfa málefnalega pólitíska umræðu Brá Guðmundsdóttir,Björn Berg Pálsson,Drífa Magnúsdóttir,Ellen Elísabet Bergsdóttir,Hafliði Páll Guðjónsson,Sigríður Ásdís Þórhallsdóttir,Snorri Örn Arnaldsson,Vala Bjarney Gunnarsdóttir skrifar Skoðun Að vera rétt tengdur eða bara „íbúi“? Guðrún M. Njálsdóttir skrifar Skoðun Um siðferði og veiði Runólfur Ágústsson skrifar Skoðun Bærinn okkar allra - Af hverju skiptir hann máli? Ester Bíbí Ásgeirsdóttir skrifar Skoðun Samgöngur sem virka fyrir Hafnarfjörð Signý Jóna Tryggvadóttir skrifar Skoðun Þegar lögbundin réttindi skila sér ekki til barna og ungmenna Fjóla María Ágústsdóttir,Þóra Björg Jónsdóttir skrifar Skoðun Að kaupa burt vandann Sigfús Aðalsteinsson skrifar Skoðun Á nú að hafa af manni fullveldið? Eiríkur Hjálmarsson skrifar Skoðun Eru grunnskólar Kópavogs að gera börnin okkar að skjáfíklum? Einar Jóhannes Guðnason skrifar Skoðun ,,En fatlað fólk er svo dýrt!’’ Steinar Bragi Sigurjónsson skrifar Skoðun Óttinn við nei-ið Gunnar Ármannsson skrifar Skoðun Svartfuglavilla í Ráðhúsinu: Þegar flokkssystkinin klappa hvert öðru á bakið á kostnað útsvarsins og hækkaðra gjalda Davíð Bergmann skrifar Skoðun Gervigreind og fullveldi Linda Heimisdóttir,Vilhjálmur Þorsteinsson skrifar Skoðun „Ég kýs að kjósa ekki“ Silja Sóley Birgisdóttir,Sigrún E. Unnsteinsdóttir ,Rósa Guðný Arnardóttir,Jökull Sólberg Auðunsson,Júnía Líf M. Sigurjónsdóttir,Jón Ferdínand Estherarson,Hannes Pétursson,Halldór Ólafsson,Geirdís Hanna Kristjánsdóttir,Birna Gunnlaugsdóttir skrifar Skoðun Vöknum, foreldrar, afar og ömmur! Jón Pétur Zimsen skrifar Skoðun Glæpahundurinn Jónatan Ljónshjarta Heimir Eyvindarson skrifar Skoðun Ég hef borgað í áratugi af húsnæðisláni en skulda samt Sigurður H. Einarsson skrifar Skoðun Bestum borgina með fólkið í forgrunni Oktavía Hrund Guðrúnar Jóns 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.
Efnahagslegur raunveruleiki: Ísland dregst enn frekar aftur úr smáríkjum innan Evrópusambandsins Kristján Reykjalín Vigfússon Skoðun
„Ég kýs að kjósa ekki“ Silja Sóley Birgisdóttir,Sigrún E. Unnsteinsdóttir ,Rósa Guðný Arnardóttir,Jökull Sólberg Auðunsson,Júnía Líf M. Sigurjónsdóttir,Jón Ferdínand Estherarson,Hannes Pétursson,Halldór Ólafsson,Geirdís Hanna Kristjánsdóttir,Birna Gunnlaugsdóttir Skoðun
Skoðun Viðvera, frammistaða og vellíðan á vinnustöðum: Við búum á Íslandi – og þurfum að vinna með það Böðvar Bjarnason,Sylgja Dögg Sigurjónsdóttir skrifar
Skoðun Efnahagslegur raunveruleiki: Ísland dregst enn frekar aftur úr smáríkjum innan Evrópusambandsins Kristján Reykjalín Vigfússon skrifar
Skoðun Sundlaugar Reykjavíkur þurfa málefnalega pólitíska umræðu Brá Guðmundsdóttir,Björn Berg Pálsson,Drífa Magnúsdóttir,Ellen Elísabet Bergsdóttir,Hafliði Páll Guðjónsson,Sigríður Ásdís Þórhallsdóttir,Snorri Örn Arnaldsson,Vala Bjarney Gunnarsdóttir skrifar
Skoðun Þegar lögbundin réttindi skila sér ekki til barna og ungmenna Fjóla María Ágústsdóttir,Þóra Björg Jónsdóttir skrifar
Skoðun Eru grunnskólar Kópavogs að gera börnin okkar að skjáfíklum? Einar Jóhannes Guðnason skrifar
Skoðun Svartfuglavilla í Ráðhúsinu: Þegar flokkssystkinin klappa hvert öðru á bakið á kostnað útsvarsins og hækkaðra gjalda Davíð Bergmann skrifar
Skoðun „Ég kýs að kjósa ekki“ Silja Sóley Birgisdóttir,Sigrún E. Unnsteinsdóttir ,Rósa Guðný Arnardóttir,Jökull Sólberg Auðunsson,Júnía Líf M. Sigurjónsdóttir,Jón Ferdínand Estherarson,Hannes Pétursson,Halldór Ólafsson,Geirdís Hanna Kristjánsdóttir,Birna Gunnlaugsdóttir skrifar
Efnahagslegur raunveruleiki: Ísland dregst enn frekar aftur úr smáríkjum innan Evrópusambandsins Kristján Reykjalín Vigfússon Skoðun
„Ég kýs að kjósa ekki“ Silja Sóley Birgisdóttir,Sigrún E. Unnsteinsdóttir ,Rósa Guðný Arnardóttir,Jökull Sólberg Auðunsson,Júnía Líf M. Sigurjónsdóttir,Jón Ferdínand Estherarson,Hannes Pétursson,Halldór Ólafsson,Geirdís Hanna Kristjánsdóttir,Birna Gunnlaugsdóttir Skoðun