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 Bless tollfrjálsu Temu, Shein og Alibaba Jón Pétur Zimsen Skoðun En stelirðu miklu... Ögmundur Jónasson Skoðun Menntun fyrir mennsku Fanney Dóróthe Halldórsdóttir Skoðun Er ekki komið gott af því að mæta í sumarfrí eins og sími á 2% rafhlöðu? Ingunn Björk Vilhjálmsdóttir Skoðun Krónuskatturinn á kynslóðirnar: mesti skattur Íslandssögunnar Baldur Pétursson Skoðun Það er mér í hag að hinsegin fánar séu sýnilegir Daníel Ágúst Gautason Skoðun Minnir á kafla úr bók Franz Kafka Sigurður Páll Jónsson Skoðun Halldór 11.07.2026 Halldór Ekki má draga víðtækar ályktanir af veikum gögnum Helga Rósa Másdóttir,Steinunn Þórðadóttir Skoðun Kannski erum við að spyrja rangra spurninga Haukur Logi Jóhannsson Skoðun Skoðun Skoðun Bless tollfrjálsu Temu, Shein og Alibaba Jón Pétur Zimsen skrifar Skoðun En stelirðu miklu... Ögmundur Jónasson skrifar Skoðun Menntun fyrir mennsku Fanney Dóróthe Halldórsdóttir skrifar Skoðun Ekki má draga víðtækar ályktanir af veikum gögnum Helga Rósa Másdóttir,Steinunn Þórðadóttir skrifar Skoðun Krónuskatturinn á kynslóðirnar: mesti skattur Íslandssögunnar Baldur Pétursson skrifar Skoðun Það er mér í hag að hinsegin fánar séu sýnilegir Daníel Ágúst Gautason skrifar Skoðun Minnir á kafla úr bók Franz Kafka Sigurður Páll Jónsson skrifar Skoðun Kannski erum við að spyrja rangra spurninga Haukur Logi Jóhannsson skrifar Skoðun „Að deila og drottna“ - hugleiðingar miðaldra konu að kvöldlagi Ingibjörg Einarsdóttir skrifar Skoðun Þegar maður gengur gegn eigin gildum Sigurður Árni Reynisson skrifar Skoðun Er ekki komið gott af því að mæta í sumarfrí eins og sími á 2% rafhlöðu? Ingunn Björk Vilhjálmsdóttir skrifar Skoðun Hvernig fyrirbyggjum við heimilisleysi eftir meðferð vegna vímuefnaröskunar? Erla Björg Sigurðardóttir skrifar Skoðun Dulinn kostnaður við kreditkortið þitt Dagur B. Eggertsson skrifar Skoðun Hljóðlát endalok íslensku vefumsjónarkerfanna Birgir Hrafn Birgisson skrifar Skoðun Það borgar sig að skoða kostina Gunnar Ármannsson skrifar Skoðun Hvað sér unga fólkið sem ég sé ekki? Gunnar Salvarsson skrifar Skoðun Hlutdrægni RÚV í ESB umræðunni Birgir Finnsson skrifar Skoðun Voru lífeyrisréttindi markvisst tekin af opinberum starfsmönnum og var engin leiðrétting launa? Gunnar Alexander Ólafsson,Sveinn Ólafsson skrifar Skoðun Evrópusambandið og fiskveiðar Finnur Torfi Magnússon. skrifar Skoðun Það er alltaf til byssa. Vertu blómið! Guðmunda G. Guðmundsdóttir skrifar Skoðun „Hagræðingar” í Reykjanesbæ Halldóra Fríða Þorvaldssdóttir,Guðný Birna Guðmundsdóttir skrifar Skoðun Óttinn sem gerir fólk leiðitamt og þörfin að tilheyra Helga Þórólfsdóttir skrifar Skoðun Tennur og tryggingar Guðjón Sigurbjartsson skrifar Skoðun Iðumálið frá upphafi frá sjónarhóli Stóru-Laxárdeildar Esther Guðjónsdótti skrifar Skoðun Íslenska fánann á ekki að nota til skemmdarverka Ugla Stefanía Kristjönudóttir Jónsdóttir skrifar Skoðun Stóra spurningin um íslenskt fiskeldi Björn Hembre,Daníel Jakobsson,Vidar Aspehaug skrifar Skoðun Bíddu! Erum við ekki að kjósa um það sama? Yngvi Ómar Sigrúnarson skrifar Skoðun Hver stjórnar ríkisstjórn Kristrúnar Frostadóttur? Júlíus Valsson skrifar Skoðun Vantar okkur líka lesefni sem börn hafa áhuga á að velja sjálf? Birgir Hrafn Birgisson skrifar Skoðun Verum góð við hvort annað Eva Pandora Baldursdóttir 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.
Er ekki komið gott af því að mæta í sumarfrí eins og sími á 2% rafhlöðu? Ingunn Björk Vilhjálmsdóttir Skoðun
Skoðun Ekki má draga víðtækar ályktanir af veikum gögnum Helga Rósa Másdóttir,Steinunn Þórðadóttir skrifar
Skoðun „Að deila og drottna“ - hugleiðingar miðaldra konu að kvöldlagi Ingibjörg Einarsdóttir skrifar
Skoðun Er ekki komið gott af því að mæta í sumarfrí eins og sími á 2% rafhlöðu? Ingunn Björk Vilhjálmsdóttir skrifar
Skoðun Hvernig fyrirbyggjum við heimilisleysi eftir meðferð vegna vímuefnaröskunar? Erla Björg Sigurðardóttir skrifar
Skoðun Voru lífeyrisréttindi markvisst tekin af opinberum starfsmönnum og var engin leiðrétting launa? Gunnar Alexander Ólafsson,Sveinn Ólafsson skrifar
Skoðun „Hagræðingar” í Reykjanesbæ Halldóra Fríða Þorvaldssdóttir,Guðný Birna Guðmundsdóttir skrifar
Skoðun Íslenska fánann á ekki að nota til skemmdarverka Ugla Stefanía Kristjönudóttir Jónsdóttir skrifar
Skoðun Vantar okkur líka lesefni sem börn hafa áhuga á að velja sjálf? Birgir Hrafn Birgisson skrifar
Er ekki komið gott af því að mæta í sumarfrí eins og sími á 2% rafhlöðu? Ingunn Björk Vilhjálmsdóttir Skoðun