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 Þorgerður leitar ESB-stuðnings úr ótrúlegustu áttum Júlíus Valsson Skoðun Getum við lært af Bjarti í Sumarhúsum? Berglind Guðmundsdóttir Skoðun Þegar líf er í húfi Jón Gunnar Jónsson Skoðun Hættu að skipta þér af! Sigurður Árni Reynisson Skoðun Stígum ölduna saman Víglundur Laxdal Skoðun Leikrit fáránleikans á Hverfisgötu Davíð Bergmann Skoðun Halldór 06.06.26. Halldór Forsætisráðherra talar um virðingu, en hvað með starfsfólk heilbrigðiseftirlitsins? Ásmundur E. Þorkelsson,Sigrún Guðmundsdóttir,Hörður Þorsteinsson Skoðun Sumarið er tíminn…. en ekki fyrir öll börn Kolbrún Áslaugar Baldursdóttir Skoðun People have the power? Benedikta Guðrún Svavarsdóttir Skoðun Skoðun Skoðun Stígum ölduna saman Víglundur Laxdal skrifar Skoðun Þegar líf er í húfi Jón Gunnar Jónsson skrifar Skoðun Getum við lært af Bjarti í Sumarhúsum? Berglind Guðmundsdóttir skrifar Skoðun Þorgerður leitar ESB-stuðnings úr ótrúlegustu áttum Júlíus Valsson skrifar Skoðun Leikrit fáránleikans á Hverfisgötu Davíð Bergmann skrifar Skoðun Forsætisráðherra talar um virðingu, en hvað með starfsfólk heilbrigðiseftirlitsins? Ásmundur E. Þorkelsson,Sigrún Guðmundsdóttir,Hörður Þorsteinsson skrifar Skoðun Hættu að skipta þér af! Sigurður Árni Reynisson skrifar Skoðun People have the power? Benedikta Guðrún Svavarsdóttir skrifar Skoðun Sumarið er tíminn…. en ekki fyrir öll börn Kolbrún Áslaugar Baldursdóttir skrifar Skoðun Kæru landar - Af hverju eigum við að segja JÁ í ágúst? Þorvaldur Ingi Jónsson skrifar Skoðun Forgangsröðun fjár úti í skurði Diljá Matthíasardóttir skrifar Skoðun Staða Grindavíkur Bryndís Haraldsdóttir skrifar Skoðun Raunhæf leið til að bæta heilbrigðiseftirlit Kolbrún Georgsdóttir skrifar Skoðun Fyrstu fasteignakaup sjaldan verið aðgengilegri Víðir Arnar Kristjánsson skrifar Skoðun Ferðaþjónustan 2026: Vöxturinn er ekki lengur sjálfgefinn Herborg Svana Hjelm skrifar Skoðun Hvar liggja mörkin? Dagmar Valsdóttir skrifar Skoðun Hversu mikið af varnarefnum er í matnum þínum? Anna Lind Fells skrifar Skoðun Tveir öfgamenn ganga inn á bar... Ólafur Hauksson skrifar Skoðun Hildarleikur Hjálmtýr Heiðdal skrifar Skoðun Frístundastarf skiptir máli - líka á sumrin ! Steinn Jóhannsson,Soffía Pálsdóttir ,Jakob Frímann Þorsteinsson skrifar Skoðun Börn send fram og til baka Lúðvík Júlíusson skrifar Skoðun Flugfélög og styrkur stéttarfélaga, traust og tryggð Matthías Arngrímsson skrifar Skoðun Framkvæmdastjórar SA styðja hækkun kostnaðar við opinbert eftirlit Hörður Þorsteinsson skrifar Skoðun Þekking sem mótar land, byggð og samfélag Þórður Már Sigfússon skrifar Skoðun „Þegar þekking skapar ábyrgð. Hvað myndi Mannréttindadómstóll Evrópu segja um Seyðisfjörð?“ Lárus Bjarnason skrifar Skoðun Hvað gerist þegar barn hættir að treysta fullorðnum? Valerio Gargiulo skrifar Skoðun Til hvers var barist og hver situr að aflanum? Halldór Jörgen Olesen skrifar Skoðun Hver er munurinn á Þorgerði Katrínu og Donald Trump? Júlíus Valsson skrifar Skoðun Traust verður verðmætasta auðlind fyrirtækja á tímum gervigreindar Gísli Rafn Ólafsson skrifar Skoðun Tala og tala en gera ekki neitt Tómas Þór Þórðarson 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.
Forsætisráðherra talar um virðingu, en hvað með starfsfólk heilbrigðiseftirlitsins? Ásmundur E. Þorkelsson,Sigrún Guðmundsdóttir,Hörður Þorsteinsson Skoðun
Skoðun Forsætisráðherra talar um virðingu, en hvað með starfsfólk heilbrigðiseftirlitsins? Ásmundur E. Þorkelsson,Sigrún Guðmundsdóttir,Hörður Þorsteinsson skrifar
Skoðun Frístundastarf skiptir máli - líka á sumrin ! Steinn Jóhannsson,Soffía Pálsdóttir ,Jakob Frímann Þorsteinsson skrifar
Skoðun Framkvæmdastjórar SA styðja hækkun kostnaðar við opinbert eftirlit Hörður Þorsteinsson skrifar
Skoðun „Þegar þekking skapar ábyrgð. Hvað myndi Mannréttindadómstóll Evrópu segja um Seyðisfjörð?“ Lárus Bjarnason skrifar
Skoðun Traust verður verðmætasta auðlind fyrirtækja á tímum gervigreindar Gísli Rafn Ólafsson skrifar
Forsætisráðherra talar um virðingu, en hvað með starfsfólk heilbrigðiseftirlitsins? Ásmundur E. Þorkelsson,Sigrún Guðmundsdóttir,Hörður Þorsteinsson Skoðun