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 Þegar kjarabarátta kennara bitnar á börnunum Sigvaldi Egill Lárusson Skoðun Reykjavík beygir af Brynhildur Bolladóttir Skoðun Fimm óskir á afmælisdaginn Anna Margrét Hrólfsdóttir Skoðun Ekki allir menn. En hvar eru allir karlarnir? Diljá Ámundadóttir Zoëga Skoðun Seljum ekki Landsvirkjun meðan við getum ráðið því sjálf Júlíus Valsson Skoðun Farsæld barna verður ekki tryggð án fjármagns Jóhanna Erla Guðjónsdóttir Skoðun Einkunnaskalinn 1–10 sem byrjar á 4 Gunnar Salvarsson Skoðun Guð eða gæðavísar? Hvað er að gerast innan SÁÁ? Kristín I. Pálsdóttir Skoðun Þegar kerfið verður hluti af vandanum Arna Hrönn Aradóttir ,Sigríður Arndís Jóhannsdóttir Skoðun Umhverfi byggt af umhyggju Helga Guðrún Vilmundardóttir,Sigríður Maack,Jóhanna Höeg Sigurðardóttir Skoðun Skoðun Skoðun Skaðaminnkun í sautján ár – og þörfin enn mikil Sóley Kristín Guðbjartsdóttir skrifar Skoðun Verður Grensásvegur hjarta tónlistar í Reykjavík? Magnea Gná Jóhannsdóttir skrifar Skoðun Þegar kerfið verður hluti af vandanum Arna Hrönn Aradóttir ,Sigríður Arndís Jóhannsdóttir skrifar Skoðun Aðför að ferðaþjónustunni Helgi Kjartansson skrifar Skoðun Farsæld barna verður ekki tryggð án fjármagns Jóhanna Erla Guðjónsdóttir skrifar Skoðun Endurhæfum Reykjalund - Þakkir frá stjórn Hollvina Reykjalundar Júlíus Þór Jónsson,Bárður H. Tryggvason,Erna Arnardóttir,Kolbrún Þorsteinsdóttir,Örn Kjærnested skrifar Skoðun Af hverju er efnahagur Íslands veikur? – Hvað getum við lært af Dönum? Þorvaldur Ingi Jónsson skrifar Skoðun Þegar kjarabarátta kennara bitnar á börnunum Sigvaldi Egill Lárusson skrifar Skoðun Reykjavík beygir af Brynhildur Bolladóttir skrifar Skoðun Einkunnaskalinn 1–10 sem byrjar á 4 Gunnar Salvarsson skrifar Skoðun Fimm óskir á afmælisdaginn Anna Margrét Hrólfsdóttir skrifar Skoðun Seljum ekki Landsvirkjun meðan við getum ráðið því sjálf Júlíus Valsson skrifar Skoðun Umhverfi byggt af umhyggju Helga Guðrún Vilmundardóttir,Sigríður Maack,Jóhanna Höeg Sigurðardóttir skrifar Skoðun Hvenær ætti gjafakort að renna út? Kolbrún Áslaugar Baldursdóttir skrifar Skoðun Góð lífskjör og öflugt atvinnulíf í Fjarðabyggð Haraldur Líndal Haraldsson skrifar Skoðun Uppbyggingarsjóður: Oft fyrsta já-ið sem kemur góðum hugmyndum af stað Díana Jóhannsdóttir,Örlygur Hnefill Örlygsson skrifar Skoðun Þakkir til kennara frá ráðherra Inga Sæland skrifar Skoðun Leigubremsa innleidd á Íslandi! Kristján Þórður Snæbjarnarson skrifar Skoðun Ríkisstjórnin á að vita betur Indriði Einar Reynisson skrifar Skoðun Geta allir aukið tekjur? Jón Jósafat Björnsson skrifar Skoðun Ekki allir menn. En hvar eru allir karlarnir? Diljá Ámundadóttir Zoëga skrifar Skoðun Mælum fyrst – hækkum svo Guðmundur Björnsson skrifar Skoðun Þegar skuldir færa völdin til Brussel Erna Bjarnadóttir skrifar Skoðun Er ekki rjóminn bestur? Sigrún Ólöf Ingólfsdóttir skrifar Skoðun Opið bréf til ráðherra Helgi Felixson skrifar Skoðun Lengi býr að fyrstu gerð Sigurður Páll Jónsson skrifar Skoðun Áhrif framþróunar í gervigreind á landslag netöryggisveikleika Arnar Freyr Guðmundsson skrifar Skoðun Hvað einkennir góðan vinnustað? Ingunn Eir Andrésdóttir skrifar Skoðun Ákall vegna athugasemdakerfis Guðrún Elísa Friðbjargardóttir Sævarsdóttir skrifar Skoðun Pútín, Kalíngrad og Ísland Arnór Sigurjónsson 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.
Umhverfi byggt af umhyggju Helga Guðrún Vilmundardóttir,Sigríður Maack,Jóhanna Höeg Sigurðardóttir Skoðun
Skoðun Þegar kerfið verður hluti af vandanum Arna Hrönn Aradóttir ,Sigríður Arndís Jóhannsdóttir skrifar
Skoðun Endurhæfum Reykjalund - Þakkir frá stjórn Hollvina Reykjalundar Júlíus Þór Jónsson,Bárður H. Tryggvason,Erna Arnardóttir,Kolbrún Þorsteinsdóttir,Örn Kjærnested skrifar
Skoðun Af hverju er efnahagur Íslands veikur? – Hvað getum við lært af Dönum? Þorvaldur Ingi Jónsson skrifar
Skoðun Umhverfi byggt af umhyggju Helga Guðrún Vilmundardóttir,Sigríður Maack,Jóhanna Höeg Sigurðardóttir skrifar
Skoðun Uppbyggingarsjóður: Oft fyrsta já-ið sem kemur góðum hugmyndum af stað Díana Jóhannsdóttir,Örlygur Hnefill Örlygsson skrifar
Skoðun Áhrif framþróunar í gervigreind á landslag netöryggisveikleika Arnar Freyr Guðmundsson skrifar
Umhverfi byggt af umhyggju Helga Guðrún Vilmundardóttir,Sigríður Maack,Jóhanna Höeg Sigurðardóttir Skoðun