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 Halldór 22.12.2024 Halldór Baldursson Halldór Tímamót Jón Steindór Valdimarsson Skoðun Að sinna orkuþörf almennings Kristín Linda Árnadóttir Skoðun Landið helga? Ingólfur Steinsson Skoðun Hvað eru jólin fyrir þér? Hugrún Sigurjónsdóttir Skoðun Menntun fyrir Hans Vögg Þuríður Magnúsína Björnsdóttir Skoðun Kæri Grímur Grímsson – sakamaður gengur laus? Árni Guðmundsson Skoðun Opið bréf til valkyrjanna þriggja Björn Sævar Einarsson Skoðun Forréttindablinda strákanna í Viðskiptaráði Sonja Ýr Þorbergsdóttir Skoðun Þarf alltaf að vera svín? Harpa Kristbergsdóttir Skoðun Skoðun Skoðun Hvað eru jólin fyrir þér? Hugrún Sigurjónsdóttir skrifar Skoðun Landið helga? Ingólfur Steinsson skrifar Skoðun Að sinna orkuþörf almennings Kristín Linda Árnadóttir skrifar Skoðun Tímamót Jón Steindór Valdimarsson skrifar Skoðun Menntun fyrir Hans Vögg Þuríður Magnúsína Björnsdóttir skrifar Skoðun Þegar Samtök verslunar og þjónustu vita betur Erna Bjarnadóttir skrifar Skoðun Dans verkalýðsleiðtoga í kringum gullkálfinn Ole Anton Bieltvedt skrifar Skoðun Jól í sól versus jóla í dimmu Matthildur Björnsdóttir skrifar Skoðun Mikilvægi samgöngusáttmála fyrir Vestfirði Sigríður Ólöf Kristjánsdóttir,Unnar Hermannsson,Halldór Halldórsson skrifar Skoðun Opið bréf til valkyrjanna þriggja Björn Sævar Einarsson skrifar Skoðun Kæri Grímur Grímsson – sakamaður gengur laus? Árni Guðmundsson skrifar Skoðun Er janúar leiðinlegasti mánuður ársins? Dagbjört Harðardóttir skrifar Skoðun Svar við hótunum Eflingar Sigurður G. Guðjónsson skrifar Skoðun Er aukin fræðsla um kólesteról og mettaða fitu virkilega upplýsingaóreiða? Sigurður Örn Ragnarsson skrifar Skoðun Manni verður kalt ef maður pissar í skóinn sinn Guðríður Eldey Arnardóttir skrifar Skoðun Skautun eða tvíhyggja? Þóra Pétursdóttir skrifar Skoðun Egóið er í hégómanum Skúli S. Ólafsson skrifar Skoðun Dæmalaus málflutningur Hjörtur J. Guðmundsson skrifar Skoðun Grýtt eða greið leið? Þröstur Sæmundsson skrifar Skoðun Tímalína hörmulegra limlestinga og kvalafulls dauðastríðs háþróaðrar lífveru Ole Anton Bieltvedt skrifar Skoðun Hugleiðing um listamannalaun III Þórhallur Guðmundsson skrifar Skoðun Dæmalaust mál Sigursteinn Másson skrifar Skoðun „Stórfelldir og siðlausir fjármagnsflutningar“ - Áskorun á Ole Anton Bieltvedt Hjalti Þórisson skrifar Skoðun Tjáningarfrelsið, ábyrgð og Snorri Másson Bjarndís Helga Tómasdóttir ,Kári Garðarsson skrifar Skoðun Þegar Trölli stal atkvæðum Eyjólfur Ingvi Bjarnason skrifar Skoðun Forréttindablinda strákanna í Viðskiptaráði Sonja Ýr Þorbergsdóttir skrifar Skoðun Tækifæri gervigreindar í menntun Páll Ásgeir Torfason skrifar Skoðun Sjálfstæð hugsun á tímum gervigreindar Árni Sigurðsson skrifar Skoðun Framtíð menntunar er í einkarekstri Unnar Þór Sæmundsson skrifar Skoðun Er lítil samkeppni á fjármálamarkaði? Gústaf Steingrímsson 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 Mikilvægi samgöngusáttmála fyrir Vestfirði Sigríður Ólöf Kristjánsdóttir,Unnar Hermannsson,Halldór Halldórsson skrifar
Skoðun Er aukin fræðsla um kólesteról og mettaða fitu virkilega upplýsingaóreiða? Sigurður Örn Ragnarsson skrifar
Skoðun Tímalína hörmulegra limlestinga og kvalafulls dauðastríðs háþróaðrar lífveru Ole Anton Bieltvedt skrifar
Skoðun „Stórfelldir og siðlausir fjármagnsflutningar“ - Áskorun á Ole Anton Bieltvedt Hjalti Þórisson skrifar
Skoðun Tjáningarfrelsið, ábyrgð og Snorri Másson Bjarndís Helga Tómasdóttir ,Kári Garðarsson skrifar