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 Opið bréf til fullorðna fólksins Úlfhildur Elísa Hróbjartsdóttir Skoðun Halldór 19.07.2025 Halldór Vill Sjálfstæðisflokkurinn láta taka sig alvarlega? Dagbjört Hákonardóttir Skoðun Þjóðþrifamálin sem stjórnarandstaðan fórnaði á altari útgerðanna Heimir Már Pétursson Skoðun Þetta er allt hinum að kenna! Helgi Brynjarsson Skoðun Hví borgar útgerðin – ekki malarnáman? Guðmundur Edgarsson Skoðun Sleppir ekki takinu svo auðveldlega aftur Hjörtur J. Guðmundsson Skoðun Áfangasigur í baráttunni við hernaðinn gegn heimkynnum villta laxins Ingólfur Ásgeirsson,Árni Baldursson Skoðun Þjórsá í hættu – Hvammsvirkjun og rof á náttúrulegu ástandi árinnar Gunnar Þór Jónsson Skoðun Tóbakslausar nikótínvörur - Tímabært að horfast í augu við staðreyndir Bjarni Freyr Guðmundsson Skoðun Skoðun Skoðun Áfangasigur í baráttunni við hernaðinn gegn heimkynnum villta laxins Ingólfur Ásgeirsson,Árni Baldursson skrifar Skoðun Þetta er allt hinum að kenna! Helgi Brynjarsson skrifar Skoðun Þjóðþrifamálin sem stjórnarandstaðan fórnaði á altari útgerðanna Heimir Már Pétursson skrifar Skoðun Sleppir ekki takinu svo auðveldlega aftur Hjörtur J. Guðmundsson skrifar Skoðun Opið bréf til fullorðna fólksins Úlfhildur Elísa Hróbjartsdóttir skrifar Skoðun Vill Sjálfstæðisflokkurinn láta taka sig alvarlega? Dagbjört Hákonardóttir skrifar Skoðun Þjórsá í hættu – Hvammsvirkjun og rof á náttúrulegu ástandi árinnar Gunnar Þór Jónsson skrifar Skoðun Undirbúum börnin fyrir skólann með hjálp gervigreindar Sigvaldi Einarsson skrifar Skoðun Enginn skilinn eftir á götunni Dagmar Valsdóttir skrifar Skoðun Ég hef ofurtrú á manneskjunni í forvörnum og öryggi á bæjarhátíðunum Arnrún María Magnúsdóttir skrifar Skoðun Stúdentar eiga ekki að borga fyrir vanfjármögnun háskólanna Ármann Leifsson,María Björk Stefánsdóttir skrifar Skoðun Hví borgar útgerðin – ekki malarnáman? Guðmundur Edgarsson skrifar Skoðun Vantraust Flokks fólksins á Viðreisn Hjörtur J. Guðmundsson skrifar Skoðun 48 daga blekking: Loforð sem leiðir til lögbrota? Svanur Guðmundsson skrifar Skoðun Frá vinnuþræli til ríkisborgara: Ég er innflytjandi sem þið getið ekki losnað við Ian McDonald skrifar Skoðun Málþóf á kostnað ungs fólks Lísa Margrét Gunnarsdóttir skrifar Skoðun Tóbakslausar nikótínvörur - Tímabært að horfast í augu við staðreyndir Bjarni Freyr Guðmundsson skrifar Skoðun Ómeðvituð vörn í orðræðu – þegar vald ver sjálft sig Þórdís Hólm Filipsdóttir skrifar Skoðun Við krefjumst sanngirni og aðgerð strax Dagmar Valsdóttir skrifar Skoðun Verið öll hjartanlega velkomin á Unglingalandsmót á Egilsstöðum Jónína Brynjólfsdóttir skrifar Skoðun Úrsúla og öryggismálin - Stöndum gegn vígvæðingu Guttormur Þorsteinsson skrifar Skoðun Verðmætatap auðlindagjaldanna – Hverra og hvernig? Haukur V. Alfreðsson skrifar Skoðun Ertu nú alveg viss um að hafa læst hurðinni? Sanna Magdalena Mörtudóttir skrifar Skoðun Sanngirni að brenna 230 milljarða króna? Björn Leví Gunnarsson skrifar Skoðun Strandveiðar eru ekki sóun Örn Pálsson skrifar Skoðun „Ísland mun taka þátt í þvingunaraðgerðum gegn Ísrael náist samstaða fleiri ríkja“ Einar Ólafsson skrifar Skoðun SFS skuldar Sigurjón Þórðarson skrifar Skoðun Hvar er hjálpin sem okkur var lofað? Dagmar Valsdóttir skrifar Skoðun Áform um fleiri strandveiðidaga: Áhættusöm ákvörðun Svanur Guðmundsson skrifar Skoðun Í nafni „sanngirni“ brenndi ríkisstjórn 230 milljörðum – lífeyrir landsmanna fór á bálið Elliði Vignisson 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.
Áfangasigur í baráttunni við hernaðinn gegn heimkynnum villta laxins Ingólfur Ásgeirsson,Árni Baldursson Skoðun
Tóbakslausar nikótínvörur - Tímabært að horfast í augu við staðreyndir Bjarni Freyr Guðmundsson Skoðun
Skoðun Áfangasigur í baráttunni við hernaðinn gegn heimkynnum villta laxins Ingólfur Ásgeirsson,Árni Baldursson skrifar
Skoðun Þjóðþrifamálin sem stjórnarandstaðan fórnaði á altari útgerðanna Heimir Már Pétursson skrifar
Skoðun Þjórsá í hættu – Hvammsvirkjun og rof á náttúrulegu ástandi árinnar Gunnar Þór Jónsson skrifar
Skoðun Ég hef ofurtrú á manneskjunni í forvörnum og öryggi á bæjarhátíðunum Arnrún María Magnúsdóttir skrifar
Skoðun Stúdentar eiga ekki að borga fyrir vanfjármögnun háskólanna Ármann Leifsson,María Björk Stefánsdóttir skrifar
Skoðun Frá vinnuþræli til ríkisborgara: Ég er innflytjandi sem þið getið ekki losnað við Ian McDonald skrifar
Skoðun Tóbakslausar nikótínvörur - Tímabært að horfast í augu við staðreyndir Bjarni Freyr Guðmundsson skrifar
Skoðun Verið öll hjartanlega velkomin á Unglingalandsmót á Egilsstöðum Jónína Brynjólfsdóttir skrifar
Skoðun „Ísland mun taka þátt í þvingunaraðgerðum gegn Ísrael náist samstaða fleiri ríkja“ Einar Ólafsson skrifar
Skoðun Í nafni „sanngirni“ brenndi ríkisstjórn 230 milljörðum – lífeyrir landsmanna fór á bálið Elliði Vignisson skrifar
Áfangasigur í baráttunni við hernaðinn gegn heimkynnum villta laxins Ingólfur Ásgeirsson,Árni Baldursson Skoðun
Tóbakslausar nikótínvörur - Tímabært að horfast í augu við staðreyndir Bjarni Freyr Guðmundsson Skoðun