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 Skóli án aðgreiningar má missa sín Kristín Kolbrún Waage Kolbeinsdóttir Skoðun Norðurlönd gætu misst Grænland og Færeyjar ef endurskoðun Helsingforssamningsins dregst á langinn Maiken Poulsen Englund,Lars Barfoed,Torbjörn Nyström,Sara Fleischer,Hrannar Björn Arnarsson Skoðun Telur Samfylkingin að Mette Frederiksen sé rasisti? Elliði Vignisson Skoðun Í framlínu náttúruverndar í 50 ár Magnús Hallur Jónsson Skoðun Að segja satt frá og gera það strax! Álfheiður Ingadóttir Skoðun Ofbeldi kemur ekki úr vegabréfi. Það sprettur af fátækt, útilokun og lygum Ian McDonald Skoðun Starfsfólk Reykjavíkurborgar er ekki tilraunaverkefni Brynhildur Heiðar- og Ómarsdóttir,Þorkell Heiðarsson Skoðun Piparsveinar fagna nýútkominni skýrslu um strandveiðar Kjartan Sveinsson Skoðun Loftbrú og Ölfusárbrú eru mikilvægari en börn Grímur Atlason Skoðun Þátttaka skiptir máli – alþjóðlegur dagur iðjuþjálfunar Þóra Leósdóttir Skoðun Skoðun Skoðun Til kall Drífa Snædal skrifar Skoðun Skóli án aðgreiningar má missa sín Kristín Kolbrún Waage Kolbeinsdóttir skrifar Skoðun Reykjavíkurborg pissar í skóinn sinn – og kallar það hagræðingu Sigurður Sigurðsson skrifar Skoðun Atlaga að fátækt Kolbrún Áslaugar Baldursdóttir skrifar Skoðun Starfsfólk Reykjavíkurborgar er ekki tilraunaverkefni Brynhildur Heiðar- og Ómarsdóttir,Þorkell Heiðarsson skrifar Skoðun Loftbrú og Ölfusárbrú eru mikilvægari en börn Grímur Atlason skrifar Skoðun Hvernig tala ég við barnið mitt um netið? Skúli Bragi Geirdal skrifar Skoðun Ríkið þrengir að frelsi og samkeppni á fjölmiðlamarkaði Gísli Stefánsson skrifar Skoðun Árangursrík stjórnsýsla – Heilsa eldri borgara – nýtum það sem virkar Þorvaldur Ingi Jónsson skrifar Skoðun Öll börn eru hluti af liðinu Thelma Dögg Grétarsdóttir skrifar Skoðun Heljarhestar um veturnætur Ása Hlín Benediktsdóttir skrifar Skoðun Grafið undan faglegu starfi – Skipulagsbreytingar á starfi félagsmiðstöðva frá sjónarhorni starfsmanns Ari Orrason skrifar Skoðun Telur Samfylkingin að Mette Frederiksen sé rasisti? Elliði Vignisson skrifar Skoðun Við eigum matreiðslumenn í fremstu röð Þórir Erlingsson skrifar Skoðun Verum duglegri að sjá hvert annað Valdimar Víðisson skrifar Skoðun Málshraðasögur Dvalarleyfi Eva Hauksdóttir skrifar Skoðun Þátttaka skiptir máli – alþjóðlegur dagur iðjuþjálfunar Þóra Leósdóttir skrifar Skoðun Hugsjónasvelta Reykjavík Líf Magneudóttir ,Sanna Magdalena Mörtudóttir skrifar Skoðun Málverkið og mælikvarðinn - Um litadýrð, líffræði og fegurð Hilmar Kristinsson skrifar Skoðun Um Stafræna heilsu: Karp er best með forsjá Alma D. Möller skrifar Skoðun Piparsveinar fagna nýútkominni skýrslu um strandveiðar Kjartan Sveinsson skrifar Skoðun Loftbrúin fjarlægist skosku leiðina Berglind Harpa Svavarsdóttir skrifar Skoðun Norðurlönd gætu misst Grænland og Færeyjar ef endurskoðun Helsingforssamningsins dregst á langinn Maiken Poulsen Englund,Lars Barfoed,Torbjörn Nyström,Sara Fleischer,Hrannar Björn Arnarsson skrifar Skoðun Þingmaðurinn sem ruglaði saman gagnrýni og andstöðu Hjálmar Bogi Hafliðason skrifar Skoðun Að segja satt frá og gera það strax! Álfheiður Ingadóttir skrifar Skoðun Um traust, ábyrgð og fagmennsku í listsamkeppnum Markús Þór Andrésson,Anna Rún Tryggvadóttir skrifar Skoðun Árangur LEB er ótvíræður – en fátækt eldri borgara er þjóðarskömm Björn Snæbjörnsson skrifar Skoðun Takk fyrir, ferðamaður! Björgvin Jóhannesson skrifar Skoðun Sérstaða Íslands: forskot eða fjötur um fót? Hugrún Elvarsdóttir skrifar Skoðun Í framlínu náttúruverndar í 50 ár Magnús Hallur Jónsson 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.
Norðurlönd gætu misst Grænland og Færeyjar ef endurskoðun Helsingforssamningsins dregst á langinn Maiken Poulsen Englund,Lars Barfoed,Torbjörn Nyström,Sara Fleischer,Hrannar Björn Arnarsson Skoðun
Starfsfólk Reykjavíkurborgar er ekki tilraunaverkefni Brynhildur Heiðar- og Ómarsdóttir,Þorkell Heiðarsson Skoðun
Skoðun Reykjavíkurborg pissar í skóinn sinn – og kallar það hagræðingu Sigurður Sigurðsson skrifar
Skoðun Starfsfólk Reykjavíkurborgar er ekki tilraunaverkefni Brynhildur Heiðar- og Ómarsdóttir,Þorkell Heiðarsson skrifar
Skoðun Árangursrík stjórnsýsla – Heilsa eldri borgara – nýtum það sem virkar Þorvaldur Ingi Jónsson skrifar
Skoðun Grafið undan faglegu starfi – Skipulagsbreytingar á starfi félagsmiðstöðva frá sjónarhorni starfsmanns Ari Orrason skrifar
Skoðun Norðurlönd gætu misst Grænland og Færeyjar ef endurskoðun Helsingforssamningsins dregst á langinn Maiken Poulsen Englund,Lars Barfoed,Torbjörn Nyström,Sara Fleischer,Hrannar Björn Arnarsson skrifar
Skoðun Um traust, ábyrgð og fagmennsku í listsamkeppnum Markús Þór Andrésson,Anna Rún Tryggvadóttir skrifar
Skoðun Árangur LEB er ótvíræður – en fátækt eldri borgara er þjóðarskömm Björn Snæbjörnsson skrifar
Norðurlönd gætu misst Grænland og Færeyjar ef endurskoðun Helsingforssamningsins dregst á langinn Maiken Poulsen Englund,Lars Barfoed,Torbjörn Nyström,Sara Fleischer,Hrannar Björn Arnarsson Skoðun
Starfsfólk Reykjavíkurborgar er ekki tilraunaverkefni Brynhildur Heiðar- og Ómarsdóttir,Þorkell Heiðarsson Skoðun