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 Pútínismi Diana Burkot,Nadya Tolokonnikova Skoðun Af hverju ætti Gylfi Þór Sigurðsson að fá aftur tækifæri í landsliðinu? Sölvi Breiðfjörð Skoðun Af hverju eru Íslendingar svona feitir? Einar Baldvin Árnason Skoðun Þegar skynjun ráðherra verður að lögum Heiðrún Lind Marteinsdóttir Skoðun Þú hengir ekki bakara fyrir smið Davíð Bergmann Skoðun Samtökin 22 eru ekki í okkar nafni Hópur samkynhneigðra Skoðun Móðurást, skömm og verkjalyf Hjördís Eva Þórðardóttir Skoðun Frá lögreglunni yfir á geðdeildina Sigurður Árni Reynisson Skoðun Samfélagsmiðlar og ósýnilegu börnin Ásdís Bergþórsdóttir Skoðun Að fara í stríð við sjálfan sig Rakel Hinriksdóttir Skoðun Skoðun Skoðun Af hverju eru Íslendingar svona feitir? Einar Baldvin Árnason skrifar Skoðun Íslenskur Pútínismi Diana Burkot,Nadya Tolokonnikova skrifar Skoðun Félagsráðgjafar lykilaðilar í stuðningi við geðheilbrigði Steinunn Bergmann skrifar Skoðun Skemmtilegri borg Skúli Helgason skrifar Skoðun Drögum úr svifryksmengun frá umferð heilsunnar vegna Þröstur Þorsteinsson skrifar Skoðun Að fara í stríð við sjálfan sig Rakel Hinriksdóttir skrifar Skoðun Þú hengir ekki bakara fyrir smið Davíð Bergmann skrifar Skoðun Hvaða menntakerfi kæri þingmaður? Hermann Austmar skrifar Skoðun Friðarfundur utanríkisráðherra Íslands og Palestínu og leiðtogablæti Júlíus Valsson skrifar Skoðun Nýtt Reykjavíkurmódel í leikskólamálum Andri Reyr Haraldsson,Óskar Hafnfjörð Gunnarsson skrifar Skoðun Móðurást, skömm og verkjalyf Hjördís Eva Þórðardóttir skrifar Skoðun Framsókn sem þjónar fólki, ekki kerfum Einar Freyr Elínarson skrifar Skoðun Af hverju ætti Gylfi Þór Sigurðsson að fá aftur tækifæri í landsliðinu? Sölvi Breiðfjörð skrifar Skoðun Samfélagsmiðlar og ósýnilegu börnin Ásdís Bergþórsdóttir skrifar Skoðun Ég þori að veðja Jóhann Karl Ásgeirsson Gígja skrifar Skoðun Munum eftir baráttu kvenna alltaf og alls staðar Hólmfríður Jennýjar Árnadóttir skrifar Skoðun Verkfærið sem vantar í fjármálastjórnun sveitarfélaga Marín Rós Eyjólfsdóttir skrifar Skoðun Að klúðra með stæl í tilefni alþjóðlega Mistakadagsins Ingrid Kuhlman skrifar Skoðun Kvartað yfir erlendum aðilum? Hjörtur J. Guðmundsson skrifar Skoðun Þegar skynjun ráðherra verður að lögum Heiðrún Lind Marteinsdóttir skrifar Skoðun Frá torfkofum til tækifæra Þorgerður Katrín Gunnarsdóttir skrifar Skoðun Rétthafar framtíðarinnar Erna Mist skrifar Skoðun Er íslenskt samfélag barnvænt? Salvör Nordal skrifar Skoðun Ákall til forsætisráðherra - konur í skugga heilbrigðiskerfisins Auður Gestsdóttir skrifar Skoðun Fálmandi í myrkrinu? Gunnar Hólmsteinn Ársælsson skrifar Skoðun Milljarðar af almannafé í rekstur Fjölskyldu- og húsdýragarðsins Friðjón R. Friðjónsson skrifar Skoðun Göngudeild gigtar - með þér í liði! Pétur Jónsson skrifar Skoðun Börn og steinefnadrykkir: Yfirlýsing frá næringarfræðingum Hópur næringarfræðinga skrifar Skoðun Fámenn sveitarfélög eru öflug og vel rekin sveitarfélög Haraldur Þór Jónsson skrifar Skoðun Margar íslenskur Sigurjón Njarðarson 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 Friðarfundur utanríkisráðherra Íslands og Palestínu og leiðtogablæti Júlíus Valsson skrifar
Skoðun Nýtt Reykjavíkurmódel í leikskólamálum Andri Reyr Haraldsson,Óskar Hafnfjörð Gunnarsson skrifar
Skoðun Af hverju ætti Gylfi Þór Sigurðsson að fá aftur tækifæri í landsliðinu? Sölvi Breiðfjörð skrifar
Skoðun Ákall til forsætisráðherra - konur í skugga heilbrigðiskerfisins Auður Gestsdóttir skrifar
Skoðun Milljarðar af almannafé í rekstur Fjölskyldu- og húsdýragarðsins Friðjón R. Friðjónsson skrifar