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 Íslenskur landbúnaður er ekki aðeins arfleifð heldur líka framtíð okkar Íslendinga Halla Hrund Logadóttir Skoðun Kæra unga móðir Jóna Þórey Pétursdóttir Skoðun Grípum tækifærin og sköpum bjartari framtíð Ísak Leon Júlíusson Skoðun Kosningar og ,ehf gatið‘ Róbert Farestveit Skoðun Er píparinn þinn skattsvikari? Kristinn Karl Brynjarsson Skoðun Vítahringur ofbeldis og áfalla Paola Cardenas Skoðun Að segja bara eitthvað Hulda María Magnúsdóttir Skoðun Frelsi til að búa þar sem þú vilt Sæunn Gísladóttir Skoðun Halldór 9.11.2024 Halldór Heilbrigð sál í hraustum líkama Lilja Rafney Magnúsdóttir Skoðun Skoðun Skoðun Er píparinn þinn skattsvikari? Kristinn Karl Brynjarsson skrifar Skoðun Frelsi til að búa þar sem þú vilt Sæunn Gísladóttir skrifar Skoðun Kosningar og ,ehf gatið‘ Róbert Farestveit skrifar Skoðun Grípum tækifærin og sköpum bjartari framtíð Ísak Leon Júlíusson skrifar Skoðun Kæra unga móðir Jóna Þórey Pétursdóttir skrifar Skoðun Niðurskurðarhnífnum beitt á skólana Kolbrún Áslaugar Baldursdóttir skrifar Skoðun Verði þitt val, svo á jörðu sem á himni Halldóra Lillý Jóhannsdóttir skrifar Skoðun Öryggis annarra vegna… Ingunn Björnsdóttir skrifar Skoðun Verðmæti leikskólans Hólmfríður Jennýjar Árnadóttir skrifar Skoðun Íslenskur landbúnaður er ekki aðeins arfleifð heldur líka framtíð okkar Íslendinga Halla Hrund Logadóttir skrifar Skoðun Vítahringur ofbeldis og áfalla Paola Cardenas skrifar Skoðun Heilbrigð sál í hraustum líkama Lilja Rafney Magnúsdóttir skrifar Skoðun Að segja bara eitthvað Hulda María Magnúsdóttir skrifar Skoðun Litlu fyrirtækin – kerfishyggja og skattlagning Eiríkur S. Svavarsson skrifar Skoðun „Þörfin fyrir nýtt upphaf: Af hverju hrista þarf upp í stjórnmálum“ Sigurður Hólmar Jóhannesson skrifar Skoðun Reiknileikni Sambandsins Ragnar Þór Pétursson skrifar Skoðun Vegurinn heim Tinna Rún Snorradóttir skrifar Skoðun Framsókn setur heimilin í fyrsta sæti Sigurður Ingi Jóhannsson skrifar Skoðun Allt mannanna verk - orkuöryggi á Íslandi Ingibjörg Isaksen skrifar Skoðun Hvert er planið? Þorleifur Hallbjörn Ingólfsson skrifar Skoðun Íslenskan heldur velli Stefán Atli Rúnarsson,Jóhann F K Arinbjarnarson skrifar Skoðun Einstaklingur á undir högg að sækja í dómsmáli við hinn sterka Jörgen Ingimar Hansson skrifar Skoðun Ný gömul menntastefna Thelma Rut Haukdal Magnúsdóttir skrifar Skoðun Krafa um árangur í atvinnu- og samgöngumálum Arna Lára Jónsdóttir skrifar Skoðun Viðreisn fjölskyldunnar Heiða Ingimarsdóttir skrifar Skoðun Píratar standa með fólki í vímuefnavanda Lilja Sif Þorsteinsdóttir skrifar Skoðun Lenda menn í fangelsi eftir misheppnaða skólagöngu? Elinóra Inga Sigurðardóttir skrifar Skoðun Andlát ungrar manneskju hefur gáruáhrif á allt samfélagið Sigurþóra Bergsdóttir skrifar Skoðun Báknið burt - hvaða bákn? Reynir Böðvarsson skrifar Skoðun Íþróttir fyrir öll börn! Gunnhildur Jakobsdóttir ,Kolbrún Kristínardóttir 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.
Íslenskur landbúnaður er ekki aðeins arfleifð heldur líka framtíð okkar Íslendinga Halla Hrund Logadóttir Skoðun
Skoðun Íslenskur landbúnaður er ekki aðeins arfleifð heldur líka framtíð okkar Íslendinga Halla Hrund Logadóttir skrifar
Skoðun „Þörfin fyrir nýtt upphaf: Af hverju hrista þarf upp í stjórnmálum“ Sigurður Hólmar Jóhannesson skrifar
Skoðun Einstaklingur á undir högg að sækja í dómsmáli við hinn sterka Jörgen Ingimar Hansson skrifar
Íslenskur landbúnaður er ekki aðeins arfleifð heldur líka framtíð okkar Íslendinga Halla Hrund Logadóttir Skoðun