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 Gerviverkalýðsfélagið Efling Aðalgeir Ásvaldsson Skoðun Réttindagæsla fatlaðs fólks á valdi þekkingarleysis Jón Þorsteinn Sigurðsson Skoðun Þú mátt nauðga ef einhver karl á internetinu leyfir þér það Guðný S. Bjarnadóttir Skoðun Skiptir stærðin máli? Litháenskir sérfræðingar á Íslandi: Eining og samstarf Inga Minelgaite Skoðun Ögurstund í Seyðisfirði: Áskorun til nýrrar ríkisstjórnar Árni Finnsson,Benedikta Guðrún Svavarsdóttir,Elvar Örn Friðriksson,Guðrún Óskarsdóttir,Jón Kaldal,Rakel Hinriksdóttir,Snorri Hallgrímsson,Þorgerður María Þorbjarnardóttir Skoðun Þar lágu Danir í því: Stórveldi eiga hagsmuni, ekki vini? Hilmar Þór Hilmarsson Skoðun Áhugamönnum um hagræðingu fjölgar Diljá Mist Einarsdóttir Skoðun Lýðræðið í hættu – stjórnmálaflokkar án lýðræðislegrar uppbyggingar Svanur Guðmundsson Skoðun Gagnlegar símarettur Davíð Már Sigurðsson Skoðun Pólitíkin þá og nú Ingibjörg Kristín Ingólfsdóttir Skoðun Skoðun Skoðun Annars konar skoðun á hinu ósýnilega í lífi fólks Matthildur Björnsdóttir skrifar Skoðun Evrópa og Bandaríkin í skugga hægri öfga skrifar Skoðun Lýðræðið í hættu – stjórnmálaflokkar án lýðræðislegrar uppbyggingar Svanur Guðmundsson skrifar Skoðun Ögurstund í Seyðisfirði: Áskorun til nýrrar ríkisstjórnar Árni Finnsson,Benedikta Guðrún Svavarsdóttir,Elvar Örn Friðriksson,Guðrún Óskarsdóttir,Jón Kaldal,Rakel Hinriksdóttir,Snorri Hallgrímsson,Þorgerður María Þorbjarnardóttir skrifar Skoðun Þú mátt nauðga ef einhver karl á internetinu leyfir þér það Guðný S. Bjarnadóttir skrifar Skoðun Pólitíkin þá og nú Ingibjörg Kristín Ingólfsdóttir skrifar Skoðun Þar lágu Danir í því: Stórveldi eiga hagsmuni, ekki vini? Hilmar Þór Hilmarsson skrifar Skoðun Gagnlegar símarettur Davíð Már Sigurðsson skrifar Skoðun Réttindagæsla fatlaðs fólks á valdi þekkingarleysis Jón Þorsteinn Sigurðsson skrifar Skoðun Gerviverkalýðsfélagið Efling Aðalgeir Ásvaldsson skrifar Skoðun Áhugamönnum um hagræðingu fjölgar Diljá Mist Einarsdóttir skrifar Skoðun Skiptir stærðin máli? Litháenskir sérfræðingar á Íslandi: Eining og samstarf Inga Minelgaite skrifar Skoðun Sorg barna - fyrstu viðbrögð barna við missi Matthildur Bjarnadóttir skrifar Skoðun Með styrka hönd á stýri í eigin lífi Árni Sigurðsson skrifar Skoðun Hjólað inní framtíðinna Búi Bjarmar Aðalsteinsson skrifar Skoðun Framsækin ríkisstjórn í umhverfis- og auðlindamálum: Nýi stjórnarsáttmálinn. Stefán Jón Hafstein skrifar Skoðun Hugvíkkandi meðferðir eru fortíð okkar, nútíð og framtíð Sara María Júlíudóttir skrifar Skoðun Komdu út að „Vetrar-leika“ í Austurheiðum Reykjavíkur Sara Björg Sigurðardóttir skrifar Skoðun Upprætum óttann við óttann Sóley Dröfn Davíðsdóttir skrifar Skoðun Hér er kona, um konu… Vilborg Gunnarsdóttir skrifar Skoðun Vegna greinar Snorra Mássonar Guðmundur Andri Thorsson skrifar Skoðun Ertu á krossgötum? Þuríður Santos Stefánsdóttir skrifar Skoðun Vísvita villandi fréttaflutningur Morgunblaðsins? Sigurjón Þórðarson skrifar Skoðun Hafa fyrrum æskunnar eftirlætisbörn og nú ellinnar olnbogabörn fengið nóg? Gunnar Ármannsson skrifar Skoðun Máttur kaffibollans Ásta Kristín Sigurjónsdóttir skrifar Skoðun Kennarar segja: „Nóg komið!“ – Verkfall fyrir virðingu og verðskulduð réttindi Jónas Sen skrifar Skoðun Hefjum aðildarviðræður við Bandaríkin Einar Jóhannes Guðnason skrifar Skoðun Eru tengsl milli Úkraínustríðsins og breyttrar stöðu Grænlands? Hilmar Þór Hilmarsson skrifar Skoðun Árið 1975 er að banka Rakel Linda Kristjánsdóttir skrifar Skoðun Viljum við að erlendir milljarðamæringar setji einhliða leikreglurnar í almannarýminu okkar? Elfa Ýr Gylfadóttir 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.
Skiptir stærðin máli? Litháenskir sérfræðingar á Íslandi: Eining og samstarf Inga Minelgaite Skoðun
Ögurstund í Seyðisfirði: Áskorun til nýrrar ríkisstjórnar Árni Finnsson,Benedikta Guðrún Svavarsdóttir,Elvar Örn Friðriksson,Guðrún Óskarsdóttir,Jón Kaldal,Rakel Hinriksdóttir,Snorri Hallgrímsson,Þorgerður María Þorbjarnardóttir Skoðun
Skoðun Lýðræðið í hættu – stjórnmálaflokkar án lýðræðislegrar uppbyggingar Svanur Guðmundsson skrifar
Skoðun Ögurstund í Seyðisfirði: Áskorun til nýrrar ríkisstjórnar Árni Finnsson,Benedikta Guðrún Svavarsdóttir,Elvar Örn Friðriksson,Guðrún Óskarsdóttir,Jón Kaldal,Rakel Hinriksdóttir,Snorri Hallgrímsson,Þorgerður María Þorbjarnardóttir skrifar
Skoðun Skiptir stærðin máli? Litháenskir sérfræðingar á Íslandi: Eining og samstarf Inga Minelgaite skrifar
Skoðun Framsækin ríkisstjórn í umhverfis- og auðlindamálum: Nýi stjórnarsáttmálinn. Stefán Jón Hafstein skrifar
Skoðun Hafa fyrrum æskunnar eftirlætisbörn og nú ellinnar olnbogabörn fengið nóg? Gunnar Ármannsson skrifar
Skoðun Kennarar segja: „Nóg komið!“ – Verkfall fyrir virðingu og verðskulduð réttindi Jónas Sen skrifar
Skoðun Eru tengsl milli Úkraínustríðsins og breyttrar stöðu Grænlands? Hilmar Þór Hilmarsson skrifar
Skoðun Viljum við að erlendir milljarðamæringar setji einhliða leikreglurnar í almannarýminu okkar? Elfa Ýr Gylfadóttir skrifar
Skiptir stærðin máli? Litháenskir sérfræðingar á Íslandi: Eining og samstarf Inga Minelgaite Skoðun
Ögurstund í Seyðisfirði: Áskorun til nýrrar ríkisstjórnar Árni Finnsson,Benedikta Guðrún Svavarsdóttir,Elvar Örn Friðriksson,Guðrún Óskarsdóttir,Jón Kaldal,Rakel Hinriksdóttir,Snorri Hallgrímsson,Þorgerður María Þorbjarnardóttir Skoðun