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 Handrit ofbeldismannsins. Gulldrengir og dómstóll götunnar Hulda Hrund Guðrúnar Sigmundsdóttir,Tanja Mjöll Ísfjörð Magnúsdóttir Skoðun Hildur Björnsdóttir og bílastæðin í borginni Karólína M. Jónsdóttir Skoðun HK á skilið meiri metnað Gunnar Gylfason Skoðun Ég er líka að taka fullan þátt í samfélaginu! Alina Vilhjálmsdóttir Skoðun Reykjavíkurborg og ábyrgðin sem hún forðast Kári Sigurðsson,Sólveig Anna Jónsdóttir Skoðun Álftnesingar mæta afgangi Rakel Margrét Viggósdóttir Skoðun Diplómanámið í HÍ: Menntun sem breytir lífi Nemendur í starfstengdu diplómanámi HÍ Skoðun Hvað ef gervigreind gjörbreytir 90 þúsund íslenskum störfum? Lilja Dögg Jónsdóttir Skoðun Börn í Laugardal fá ekki heitan mat í skólanum Jakob Jakobsson Skoðun Það kemur ekki til greina að rífa upp samgöngusáttmálann Pétur Marteinsson Skoðun Skoðun Skoðun Lengjum opnunartíma leikskóla Aron Ólafsson skrifar Skoðun Hvernig líður Mosfellsbæ? Anna Sigríður Guðnadóttir skrifar Skoðun Daglegt líf eldri borgara í Reykjavík: Afhverju ekki eins og í Regínu? Andrea Edda Guðlaugsdóttir skrifar Skoðun Frábær árangur í bólusetningum gegn mislingum á Íslandi Ingileif Jónsdóttir skrifar Skoðun Þegar jafnréttissjónarmið stjórnmálaflokka bitna á fjárhagsstöðu barnafjölskyldna Kristín Þóra Reynisdóttir skrifar Skoðun Stöðnun? Tölum um staðreyndir Bjarni Halldór Janusson skrifar Skoðun Loforðin sjö – Ofbeldi, hvað svo? – Ég lofa Sigrún Sigurðardóttir skrifar Skoðun Hver má búa í Garðabæ? Þorbjörg Þorvaldsdóttir skrifar Skoðun Verðlagseftirlit Viðreisnar – Gamall draugur í fylgd skattalækkunar Bergþór Ólason skrifar Skoðun Framsækið skipulag á landsvísu Guðjón Sigurbjartsson skrifar Skoðun Diplómanámið í HÍ: Menntun sem breytir lífi Nemendur í starfstengdu diplómanámi HÍ skrifar Skoðun Frá Jens Mustermann til CR7: hugvekja um vörumerki knattspyrnumanna Jóhann Skúli Jónsson skrifar Skoðun Hvað veist þú? Hugsum áður en við sendum Björk Jónsdóttir skrifar Skoðun Hvernig kveikjum við neistann? Ólína Laxdal,Sólveig Nikulásdóttir skrifar Skoðun Fangelsismál - hættum þessu rugli Guðbjörg Sveinsdóttir skrifar Skoðun HK á skilið meiri metnað Gunnar Gylfason skrifar Skoðun Frumbyggjar og frumkvöðlar í jarðhita Hveragerði Dagný Sif Sigurbjörnsdóttir,Jónas Guðnason skrifar Skoðun Íþróttabærinn Kópavogur Beitir Ólafsson skrifar Skoðun Handrit ofbeldismannsins. Gulldrengir og dómstóll götunnar Hulda Hrund Guðrúnar Sigmundsdóttir,Tanja Mjöll Ísfjörð Magnúsdóttir skrifar Skoðun Viljum við að fatlað fólk sé á vinnumarkaði? Þuríður Harpa Sigurðardóttir skrifar Skoðun Rekstrarafgangur á kostnað íbúa - er það árangur? Matthías Bjarnason skrifar Skoðun Mikilvægi kennslu í nýsköpun í háskólum Ólafur Eysteinn Sigurjónsson skrifar Skoðun Hafnarfjörður í gíslingu þéttingarstefnu Reykjavíkur Orri Björnsson skrifar Skoðun Umferðarmál í Urriðaholti – Flótti frá vandanum Vilmar Pétursson skrifar Skoðun Brandarar á Alþingi og alvarlegar spurningar um undirbúning lagasetningar Benedikt S. Benediktsson skrifar Skoðun Hildur Björnsdóttir og bílastæðin í borginni Karólína M. Jónsdóttir skrifar Skoðun Glufur í farsældinni: Helmingur stuðningsnets barns úti í kuldanum Lúðvík Júlíusson skrifar Skoðun Hvað ef gervigreind gjörbreytir 90 þúsund íslenskum störfum? Lilja Dögg Jónsdóttir skrifar Skoðun Öflugt atvinnulíf á Akureyri Ragnar Sverrisson skrifar Skoðun Börn á biðlista eftir að komast á biðlista Auður Gunnarsdóttir 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.
Handrit ofbeldismannsins. Gulldrengir og dómstóll götunnar Hulda Hrund Guðrúnar Sigmundsdóttir,Tanja Mjöll Ísfjörð Magnúsdóttir Skoðun
Skoðun Daglegt líf eldri borgara í Reykjavík: Afhverju ekki eins og í Regínu? Andrea Edda Guðlaugsdóttir skrifar
Skoðun Þegar jafnréttissjónarmið stjórnmálaflokka bitna á fjárhagsstöðu barnafjölskyldna Kristín Þóra Reynisdóttir skrifar
Skoðun Verðlagseftirlit Viðreisnar – Gamall draugur í fylgd skattalækkunar Bergþór Ólason skrifar
Skoðun Frá Jens Mustermann til CR7: hugvekja um vörumerki knattspyrnumanna Jóhann Skúli Jónsson skrifar
Skoðun Frumbyggjar og frumkvöðlar í jarðhita Hveragerði Dagný Sif Sigurbjörnsdóttir,Jónas Guðnason skrifar
Skoðun Handrit ofbeldismannsins. Gulldrengir og dómstóll götunnar Hulda Hrund Guðrúnar Sigmundsdóttir,Tanja Mjöll Ísfjörð Magnúsdóttir skrifar
Skoðun Brandarar á Alþingi og alvarlegar spurningar um undirbúning lagasetningar Benedikt S. Benediktsson skrifar
Handrit ofbeldismannsins. Gulldrengir og dómstóll götunnar Hulda Hrund Guðrúnar Sigmundsdóttir,Tanja Mjöll Ísfjörð Magnúsdóttir Skoðun