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 01.02.2025 Halldór Að kasta steinum úr glerhúsi Páll Steingrímsson Skoðun Vegna meintra „föðurlandssvika og siðferðisleysis“ Gunnars Magnússonar Geir Sveinsson Skoðun Er samþykki barna túlkunaratriði? Ólöf Tara Harðardóttir Skoðun Loðnustofninn hruninn Björn Ólafsson Skoðun Munum við upplifa enn eitt „mikla stökkið framávið“? Jason Steinþórsson Skoðun Trump og forsetatilskipanir Helga Dögg Sverrisdóttir Skoðun Er Ísland tilbúið fyrir gervigreindarbyltinguna? Sigvaldi Einarsson Skoðun Býður grunnskólakerfið upp á öfuga hvatastýringu fyrir kennara? Davíð Már Sigurðsson Skoðun Áróðursstríð Ingu Eydís Hörn Hermannsdóttir Skoðun Skoðun Skoðun “Þú ert alltof of ung til að fá liðagigt” - Alþjóðlegur dagur liðagigtar Hrönn Stefánsdóttir skrifar Skoðun Að kasta steinum úr glerhúsi Páll Steingrímsson skrifar Skoðun Býður grunnskólakerfið upp á öfuga hvatastýringu fyrir kennara? Davíð Már Sigurðsson skrifar Skoðun Vegna meintra „föðurlandssvika og siðferðisleysis“ Gunnars Magnússonar Geir Sveinsson skrifar Skoðun Er Ísland tilbúið fyrir gervigreindarbyltinguna? Sigvaldi Einarsson skrifar Skoðun Loðnustofninn hruninn Björn Ólafsson skrifar Skoðun Munum við upplifa enn eitt „mikla stökkið framávið“? Jason Steinþórsson skrifar Skoðun Starfa stjórnmálamenn ekki í þágu almennings?: Um „blaðamannablaður“ og „óvandaða falsfréttamiðla“ Sigríður Dögg Auðunsdóttir skrifar Skoðun HA ég Hr. ráðherra? Guðmundur Ingi Þóroddsson skrifar Skoðun Trump og forsetatilskipanir Helga Dögg Sverrisdóttir skrifar Skoðun Spörum með breyttri verðstefnu í lyfjamálum Ólafur Stephensen skrifar Skoðun Ómæld áhrif kjaradeilu kennara Anton Orri Dagsson skrifar Skoðun Hlutverk í fjölskyldum Matthildur Bjarnadóttir skrifar Skoðun Erfitt að treysta þegar upplifunin er að samfélagið forgangsraði ekki börnum Ragnheiður Stephensen skrifar Skoðun Janúarblús vinstristjórnarinnar Jens Garðar Helgason skrifar Skoðun Skipbrot meðaltalsstöðugleikaleiðarinnar Aðalgeir Ásvaldsson skrifar Skoðun Áróðursstríð Ingu Eydís Hörn Hermannsdóttir skrifar Skoðun Fyrir hvern vinnur þú? Sigurður Freyr Sigurðarson skrifar Skoðun Kostaboð Eydís Hörn Hermannsdóttir skrifar Skoðun Um kjaradeilu sveitarfélaga og kennara Inga Sigrún Atladóttir skrifar Skoðun Næring íþróttafólks: Þegar orkuna og kolvetnin skortir Birna Varðardóttir skrifar Skoðun Hvað næst RÚV? Hilmar Gunnlaugsson skrifar Skoðun Lífeyrissjóðir í sæng með kvótakóngum Björn Ólafsson skrifar Skoðun Glannalegt tal um gjaldþrot Ole Anton Bieltvedt skrifar Skoðun Bókvitið verður í askana látið! Árni Sigurðsson skrifar Skoðun Læknis- og sjúkraþjálfunarfræði fyrir alla Eiríkur Kúld Viktorsson skrifar Skoðun Hvernig er hægt að semja við samninganefnd sem hefur engan skilning á starfi stéttarinnar sem hún er að semja við? Ragnheiður Stephensen skrifar Skoðun Birtingarmynd fortíðar í nútímanum Ása Berglind Hjálmarsdóttir skrifar Skoðun Mun seðlabankastjóri standa við orð sín Ágúst Bjarni Garðarsson skrifar Skoðun Þegar réttarkerfið bregst – hvað kostar það börnin? Anna María Ingveldur Larsen 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 “Þú ert alltof of ung til að fá liðagigt” - Alþjóðlegur dagur liðagigtar Hrönn Stefánsdóttir skrifar
Skoðun Vegna meintra „föðurlandssvika og siðferðisleysis“ Gunnars Magnússonar Geir Sveinsson skrifar
Skoðun Starfa stjórnmálamenn ekki í þágu almennings?: Um „blaðamannablaður“ og „óvandaða falsfréttamiðla“ Sigríður Dögg Auðunsdóttir skrifar
Skoðun Erfitt að treysta þegar upplifunin er að samfélagið forgangsraði ekki börnum Ragnheiður Stephensen skrifar
Skoðun Hvernig er hægt að semja við samninganefnd sem hefur engan skilning á starfi stéttarinnar sem hún er að semja við? Ragnheiður Stephensen skrifar