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 Stríð Rússlands gegn utanríkisviðskiptum Úkraínu er stríð gegn fæðuöryggi heimsins Clara Ganslandt Skoðun Hver stal kökunni úr krúsinni? Gunnar Valur Sveinsson Skoðun Hverjum er frelsið ætlað? Guðný S. Bjarnadóttir Skoðun Eftir Kveiksþátt Anna Björg Jónsdóttir,Hjördís Halldóra Sigurðardóttir Skoðun Ríkið vill minnst tvö og hálft ár milli barnanna þinna Karítas Ólafsdóttir Skoðun Cornell og klefamenning Olga Björt Þórðardóttir Skoðun Kostnaðurinn við nei Sigvaldi Einarsson Skoðun Bakslag fyrir barnafjölskyldur í Hafnarfirði Valdimar Víðisson Skoðun Flokkur fólksins tekur í handbremsuna Eyjólfur Ármannsson Skoðun Þorum við að tala um sorgina? Stefán Már Gunnlaugsson Skoðun Skoðun Skoðun Kostnaðurinn við nei Sigvaldi Einarsson skrifar Skoðun Hver stal kökunni úr krúsinni? Gunnar Valur Sveinsson skrifar Skoðun Stríð Rússlands gegn utanríkisviðskiptum Úkraínu er stríð gegn fæðuöryggi heimsins Clara Ganslandt skrifar Skoðun Sjónvarpið 60 ára: Þögnin segir líka sögu Gunnar Salvarsson skrifar Skoðun Takk Hörður Jóhann Páll Jóhannsson skrifar Skoðun Firrur um aflareglu fyrir þorsk Ásgeir Daníelsson skrifar Skoðun EES málið, ESA og fullveldi Íslands og tími komin til varna Eggert Guðmundsson skrifar Skoðun Sýnum viljann í verki Aðalbjörg Stefanía Helgadóttir skrifar Skoðun Bókun 35 – þegar molnar undan stjórnkerfinu Aðalsteinn Júlíus Magnússon skrifar Skoðun Pínu sársauki á unga fólkið? Helgi Bárðarson skrifar Skoðun Austurland margborgar sig Ragnar Sigurðsson skrifar Skoðun Þorum við að tala um sorgina? Stefán Már Gunnlaugsson skrifar Skoðun Verklokafælni stjórnvalda Kjartan Björgvinsson skrifar Skoðun Við getum gert betur Hulda Brá Magnadóttir skrifar Skoðun Hverjum er frelsið ætlað? Guðný S. Bjarnadóttir skrifar Skoðun Bakslag fyrir barnafjölskyldur í Hafnarfirði Valdimar Víðisson skrifar Skoðun Þorum við að banna Airbnb eða erum við líka siðferðislegir hugleysingjar? Helen Ólafsdóttir skrifar Skoðun Skattfé er einnota Erna Bjarnadóttir skrifar Skoðun Forvarnadagurinn er í dag María Heimisdóttir skrifar Skoðun Af hverju má ég ekki eiga Chihuahua af því að ég bý í húsnæði fyrir fatlað fólk? Ingibjörg Dóra Scheving Bjarnadóttir skrifar Skoðun Réttindi eiga að vera raunveruleg Þorgerður Katrín Gunnarsdóttir skrifar Skoðun Flokkur fólksins tekur í handbremsuna Eyjólfur Ármannsson skrifar Skoðun Áramótaheit ríkisstjórnarinnar Helgi Brynjarsson skrifar Skoðun Menning er ekki bisnessplan Birgir Þórarinsson skrifar Skoðun Þegar allt verður þjónusta Valerio Gargiulo skrifar Skoðun Ríkið vill minnst tvö og hálft ár milli barnanna þinna Karítas Ólafsdóttir skrifar Skoðun Hvenær eru kjósendur blekktir? Gunnar Ármannsson skrifar Skoðun Cornell og klefamenning Olga Björt Þórðardóttir skrifar Skoðun Eftir Kveiksþátt Anna Björg Jónsdóttir,Hjördís Halldóra Sigurðardóttir skrifar Skoðun Almannatryggingar í 90 ár Alma D. Möller 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.
Stríð Rússlands gegn utanríkisviðskiptum Úkraínu er stríð gegn fæðuöryggi heimsins Clara Ganslandt Skoðun
Skoðun Stríð Rússlands gegn utanríkisviðskiptum Úkraínu er stríð gegn fæðuöryggi heimsins Clara Ganslandt skrifar
Skoðun Þorum við að banna Airbnb eða erum við líka siðferðislegir hugleysingjar? Helen Ólafsdóttir skrifar
Skoðun Af hverju má ég ekki eiga Chihuahua af því að ég bý í húsnæði fyrir fatlað fólk? Ingibjörg Dóra Scheving Bjarnadóttir skrifar
Stríð Rússlands gegn utanríkisviðskiptum Úkraínu er stríð gegn fæðuöryggi heimsins Clara Ganslandt Skoðun