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 Af hverju skiptir máli að kjósa í Garðabæ? Bryndís Matthíasdóttir Skoðun Gerum Fjarðabyggð spennandi fyrir ungt fólk Anna Þórhildur Kristmundsdóttir,Júlíus Óli Jacobsen,Magnea María Jónudóttir,Þórunn Ólafsdóttir Skoðun Sorp víkur fyrir mannlífi Hjördís Ýr Johnson Skoðun Reykjavík þarf Regínu Alma D. Möller Skoðun Ábyrgð sveitarfélaga varpað á aðstandendur Jóna Elísabet Ottesen Skoðun Brostnar vonir í Kópavogi Sigrún Ólöf Ingólfsdóttir Skoðun Ný Heiðmörk fyrir Reykvíkinga Sara Björg Sigurðardóttir Skoðun Fullveldið er falið í gagnaeign Hjörtur Smárason Skoðun Hvar á láglaunafólk að búa? Ábyrgð sveitarfélaga Róbert Farestveit,Jana Eir Víglundsdóttir Skoðun Takk Hveragerði Njörður Sigurðsson Skoðun Skoðun Skoðun Breytum þessu! Jón Guðni Guðmundsson skrifar Skoðun Sorp víkur fyrir mannlífi Hjördís Ýr Johnson skrifar Skoðun Úr vörn í sókn: Reksturinn aldrei sterkari í Hveragerði Lárus Jónsson,Dagný Sif Sigurbjörnsdóttir,Jónas Guðnason skrifar Skoðun Af svifryki, strætó og sjálfstæðum krökkum Kristín Helga Schiöth skrifar Skoðun Gerum Fjarðabyggð spennandi fyrir ungt fólk Anna Þórhildur Kristmundsdóttir,Júlíus Óli Jacobsen,Magnea María Jónudóttir,Þórunn Ólafsdóttir skrifar Skoðun Af hverju skiptir máli að kjósa í Garðabæ? Bryndís Matthíasdóttir skrifar Skoðun Allir íbúar Kópavogs skipta máli Sigurlín Margrét Sigurðardóttir skrifar Skoðun Our home, our vote, our future Karen María Jónsdóttir skrifar Skoðun Er borgarlínan bókstafsins virði? Ævar Örn Jóhannsson skrifar Skoðun Borgarlínan er háskaleg tilraun Karólína Jónsdóttir skrifar Skoðun Af hverju flytjum við fólkið, í stað þjónustunnar? Sif Huld Albertsdóttir skrifar Skoðun Traustur fjárhagur er ekki tilviljun Anton Kári Halldórsson skrifar Skoðun Reykjavík þarf Regínu Alma D. Möller skrifar Skoðun Enginn á að standa einn Joanna (Asia) Mrowiec skrifar Skoðun Byggjum upp íbúðir fyrir ungt fólk og fyrstu kaupendur svo börnin geti flutt að heiman Hildur Rós Guðbjargardóttir skrifar Skoðun Sala á opinberum eignum Sigurður Kristinn Pálsson skrifar Skoðun Valdimar Víðisson hlustar: Það sem ég lærði af Coda Terminal Ragnar Þór Reynisson skrifar Skoðun Vörumst vinstri stjórn og eftirlíkingar í Hafnarfirði Einar Geir Þorsteinsson skrifar Skoðun Miðflokkurinn: Áform um uppbyggingu og bætur á sundlaugum Hafnarfjarðar Signý J. Tryggvadóttir skrifar Skoðun Lífsgæði fyrir alla - Áhersluatriði Öldungaráðs Viðreisnar Sverrir Kaaber skrifar Skoðun Kársnes á krossgötum Máni Þór Magnason skrifar Skoðun Samgöngumál í ólestri í Hafnarfirði - aðgerða þörf strax Árni Rúnar Þorvaldsson skrifar Skoðun Falið fagstarf frístundaheimila Hafdís Oddgeirsdóttir,Viktor Orri Þorsteinsson skrifar Skoðun Hvað verður um Ylju neyslurými? Bjartur Hrafn Jóhannsson,Hákon Skúlason skrifar Skoðun Áfram og upp Þorgerður Katrín Gunnarsdóttir skrifar Skoðun Fráleitar tillögur um að einkavæða orkufyrirtækin okkar Jóhann Páll Jóhannsson skrifar Skoðun Kennarar þurfa ekki skammir heldur stuðning okkar Líf Magneudóttir skrifar Skoðun Ný Heiðmörk fyrir Reykvíkinga Sara Björg Sigurðardóttir skrifar Skoðun Gerum miðbæ Garðabæjar iðandi af lífi og menningu Vilmar Pétursson skrifar Skoðun Betri Hafnarfjörður Árni Stefán Guðjónsson 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.
Gerum Fjarðabyggð spennandi fyrir ungt fólk Anna Þórhildur Kristmundsdóttir,Júlíus Óli Jacobsen,Magnea María Jónudóttir,Þórunn Ólafsdóttir Skoðun
Hvar á láglaunafólk að búa? Ábyrgð sveitarfélaga Róbert Farestveit,Jana Eir Víglundsdóttir Skoðun
Skoðun Úr vörn í sókn: Reksturinn aldrei sterkari í Hveragerði Lárus Jónsson,Dagný Sif Sigurbjörnsdóttir,Jónas Guðnason skrifar
Skoðun Gerum Fjarðabyggð spennandi fyrir ungt fólk Anna Þórhildur Kristmundsdóttir,Júlíus Óli Jacobsen,Magnea María Jónudóttir,Þórunn Ólafsdóttir skrifar
Skoðun Byggjum upp íbúðir fyrir ungt fólk og fyrstu kaupendur svo börnin geti flutt að heiman Hildur Rós Guðbjargardóttir skrifar
Skoðun Miðflokkurinn: Áform um uppbyggingu og bætur á sundlaugum Hafnarfjarðar Signý J. Tryggvadóttir skrifar
Gerum Fjarðabyggð spennandi fyrir ungt fólk Anna Þórhildur Kristmundsdóttir,Júlíus Óli Jacobsen,Magnea María Jónudóttir,Þórunn Ólafsdóttir Skoðun
Hvar á láglaunafólk að búa? Ábyrgð sveitarfélaga Róbert Farestveit,Jana Eir Víglundsdóttir Skoðun