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 Frá Sjálfstæðisflokki til Samfylkingar og óháðra – af hverju? Bjarni Torfi Álfþórsson Skoðun Þegar viðvaranir eru hunsaðar Þórdís Lóa Þórhallsdóttir Skoðun ETS er ekki bilað, það er loksins farið að virka Eyþór Eðvarðsson Skoðun Nei forsætisráðherra, þessi ríkisstjórn eins og allar hinar, ætluðu að skila auðu í málefnum fósturbarna Guðlaugur Kristmundsson Skoðun Þetta snýst um Hafnarfjörð Valdimar Víðisson Skoðun Tillaga að lausn á húsnæðismarkaði Marinó G. Njálsson Skoðun Vökudeild Landspítala í 50 ár Alma Möller Skoðun Hreistur, silki og samfélagsábyrgð: Af hverju framandi dýr eiga skilið vernd – ekki bann Nicolai Gissur Ingvarsson Skoðun Hvað verður um hugmyndafræði leikskólans? Sara Margrét Ólafsdóttir,Bryndís Gunnarsdóttir Skoðun Opið bréf til stjórnar Háskólans á Bifröst Hrafnhildur Theodórsdóttir Skoðun Skoðun Skoðun Skærgulu skórnir á leið til Samhjálpar Birna Guðný Björnsdóttir skrifar Skoðun Tillaga að lausn á húsnæðismarkaði Marinó G. Njálsson skrifar Skoðun ETS er ekki bilað, það er loksins farið að virka Eyþór Eðvarðsson skrifar Skoðun Nei forsætisráðherra, þessi ríkisstjórn eins og allar hinar, ætluðu að skila auðu í málefnum fósturbarna Guðlaugur Kristmundsson skrifar Skoðun Vökudeild Landspítala í 50 ár Alma Möller skrifar Skoðun Þetta snýst um Hafnarfjörð Valdimar Víðisson skrifar Skoðun Þegar viðvaranir eru hunsaðar Þórdís Lóa Þórhallsdóttir skrifar Skoðun Frá Sjálfstæðisflokki til Samfylkingar og óháðra – af hverju? Bjarni Torfi Álfþórsson skrifar Skoðun Hreistur, silki og samfélagsábyrgð: Af hverju framandi dýr eiga skilið vernd – ekki bann Nicolai Gissur Ingvarsson skrifar Skoðun Að stíga eitt skref til baka Ingibjörg Gunnlaugsdóttir skrifar Skoðun Eyðimerkurganga Félags fósturforeldra Guðlaugur Kristmundsson skrifar Skoðun Birtan af Myrkum músíkdögum Ásmundur Jónsson,Björg Brjánsdóttir,Gunnhildur Einarsdóttir,Þráinn Hjálmarsson skrifar Skoðun Hvergi meiri ánægja með þjónustu við börn og barnafólk Grétar Ingi Erlendsson skrifar Skoðun Oddviti í úrvalsdeild Svavar Halldórsson skrifar Skoðun Umhverfisráðherra gleymir lýðheilsu Pétur Halldórsson skrifar Skoðun Verðbólgan kemur aftur og aftur eins og illskeytt krabbamein – stjórnvöld ráðþrota Vilhelm Jónsson skrifar Skoðun Það er gott að... í Kópavogi Halldór Benjamín Þorbergsson skrifar Skoðun Hvað verður um hugmyndafræði leikskólans? Sara Margrét Ólafsdóttir,Bryndís Gunnarsdóttir skrifar Skoðun Báknið minnkað, Miðflokkur á móti Sverrir Páll Einarsson skrifar Skoðun Opið bréf til stjórnar Háskólans á Bifröst Hrafnhildur Theodórsdóttir skrifar Skoðun Barnavernd á Íslandi fyrr og nú Ása Berglind Hjálmarsdóttir skrifar Skoðun Banaslys á sjúkrahúsum: reynsla sem þarf að læra af Gunnar Salvarsson skrifar Skoðun Heilbrigðisþjónusta fyrir sum Telma Sigtryggsdóttir,Alma Ýr Ingólfsdóttir skrifar Skoðun Offita er ekki tilviljun – hún er kerfisvandi Elísabet Reynisdóttir skrifar Skoðun Er Borgarlínan metnaðarfull framtíðarsýn eða tálsýn? Kristín Thoroddsen skrifar Skoðun Toyotan, sviðasultan & kötturinn Árni Stefán Árnason skrifar Skoðun Ég veit hvern ég styð Elliði Vignisson skrifar Skoðun Hvað getur frístundaheimili gert fyrir barnið þitt? Gísli Ólafsson skrifar Skoðun Aðgerðarleysi er ákvörðun, hún bitnar á börnunum Kristín Kolbrún Waage Kolbeinsdóttir skrifar Skoðun Af hverju endurbætt Suðurlandsbraut? Atli Björn Levy 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.
Nei forsætisráðherra, þessi ríkisstjórn eins og allar hinar, ætluðu að skila auðu í málefnum fósturbarna Guðlaugur Kristmundsson Skoðun
Hreistur, silki og samfélagsábyrgð: Af hverju framandi dýr eiga skilið vernd – ekki bann Nicolai Gissur Ingvarsson Skoðun
Skoðun Nei forsætisráðherra, þessi ríkisstjórn eins og allar hinar, ætluðu að skila auðu í málefnum fósturbarna Guðlaugur Kristmundsson skrifar
Skoðun Frá Sjálfstæðisflokki til Samfylkingar og óháðra – af hverju? Bjarni Torfi Álfþórsson skrifar
Skoðun Hreistur, silki og samfélagsábyrgð: Af hverju framandi dýr eiga skilið vernd – ekki bann Nicolai Gissur Ingvarsson skrifar
Skoðun Birtan af Myrkum músíkdögum Ásmundur Jónsson,Björg Brjánsdóttir,Gunnhildur Einarsdóttir,Þráinn Hjálmarsson skrifar
Skoðun Verðbólgan kemur aftur og aftur eins og illskeytt krabbamein – stjórnvöld ráðþrota Vilhelm Jónsson skrifar
Skoðun Hvað verður um hugmyndafræði leikskólans? Sara Margrét Ólafsdóttir,Bryndís Gunnarsdóttir skrifar
Skoðun Aðgerðarleysi er ákvörðun, hún bitnar á börnunum Kristín Kolbrún Waage Kolbeinsdóttir skrifar
Nei forsætisráðherra, þessi ríkisstjórn eins og allar hinar, ætluðu að skila auðu í málefnum fósturbarna Guðlaugur Kristmundsson Skoðun
Hreistur, silki og samfélagsábyrgð: Af hverju framandi dýr eiga skilið vernd – ekki bann Nicolai Gissur Ingvarsson Skoðun