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 Gervigreindin kolfellur á öllum prófum. Er bólan að bresta? Brynjólfur Þorvarðsson Skoðun Af hverju skiptir vökvagjöf okkur svona miklu máli? Hanna Birna Valdimarsdóttir Skoðun Falið heimsveldi Al Thani-fjölskyldunnar Finnur Th. Eiríksson Skoðun Fimm ár í feluleik Ebba Margrét Magnúsdóttir Skoðun Hér er það sem Ágúst sagði ykkur ekki Hjörtur J. Guðmundsson Skoðun Halldór 16.08.2025 Halldór Við styðjum Ingólf Gíslason og annað starfsfólk í akademískri sniðgöngu Elía Hörpu og Önundarbur,Inga Björk Margrétar Bjarnadóttir,Íris Ellenberger,Sjöfn Asare Skoðun Eineltið endaði með örkumlun Davíð Bergmann Skoðun Þetta þarftu að vita: 12 atriði Ágúst Ólafur Ágústsson Skoðun Ég frétti af konu Gunnhildur Sveinsdóttir Skoðun Skoðun Skoðun Af hverju skiptir vökvagjöf okkur svona miklu máli? Hanna Birna Valdimarsdóttir skrifar Skoðun Gervigreindin kolfellur á öllum prófum. Er bólan að bresta? Brynjólfur Þorvarðsson skrifar Skoðun Kerfisbundið afnám réttinda kvenna — Staða afganskra kvenna 4 árum eftir valdatöku talíbana Ólafur Elínarson,Anna Steinsen skrifar Skoðun Hér er það sem Ágúst sagði ykkur ekki Hjörtur J. Guðmundsson skrifar Skoðun Framtíð íslensks menntakerfis – lærum af Buffalo og leiðandi háskólum heims Sigvaldi Einarsson skrifar Skoðun Öryggismenning – hjartað í ábyrgri ferðaþjónustu Ólína Laxdal,Sólveig Nikulásdóttir skrifar Skoðun Nýsamþykkt aðgerðaáætlun í krabbameinsmálum – aldrei mikilvægari en nú Halla Þorvaldsdóttir skrifar Skoðun Falið heimsveldi Al Thani-fjölskyldunnar Finnur Th. Eiríksson skrifar Skoðun Við styðjum Ingólf Gíslason og annað starfsfólk í akademískri sniðgöngu Elía Hörpu og Önundarbur,Inga Björk Margrétar Bjarnadóttir,Íris Ellenberger,Sjöfn Asare skrifar Skoðun Hið landlæga fúsk Helga Sigrún Harðardóttir skrifar Skoðun Þetta þarftu að vita: 12 atriði Ágúst Ólafur Ágústsson skrifar Skoðun Ég frétti af konu Gunnhildur Sveinsdóttir skrifar Skoðun Rangfærslur ESB-sinna leiðréttar Diljá Mist Einarsdóttir skrifar Skoðun Eineltið endaði með örkumlun Davíð Bergmann skrifar Skoðun Akademísk kurteisi á tímum þjóðarmorðs Finnur Ulf Dellsén skrifar Skoðun Við megum ekki tapa leiknum utan vallar Eysteinn Pétur Lárusson skrifar Skoðun Börnin heyra bara sprengjugnýinn Hjálmtýr Heiðdal skrifar Skoðun Gagnslausa fólkið Þröstur Friðfinnsson skrifar Skoðun Tjáningarfrelsi Laufey Brá Jónsdóttir,Sigríður Kristín Helgadóttir,Þorvaldur Víðisson skrifar Skoðun Allt mun fara vel Bjarni Karlsson skrifar Skoðun Normið á ekki síðasta orðið Katrín Íris Sigurðardóttir skrifar Skoðun Ég er eins og ég er, hvernig á ég að vera eitthvað annað? Sigrún Ólöf Ingólfsdóttir skrifar Skoðun Við lifum á tíma fasisma Una Margrét Jónsdóttir skrifar Skoðun Örvæntingarfullir bíleigendur í frumskógi bílastæðagjalda Kolbrún Áslaugar Baldursdóttir skrifar Skoðun Hinir miklu lýðræðissinnar Hjörtur J. Guðmundsson skrifar Skoðun Kolefnishlutleysi eftir 15 ár? Hrafnhildur Bragadóttir,Birna Sigrún Hallsdóttir skrifar Skoðun Gleði eða ógleði? Haraldur Hrafn Guðmundsson skrifar Skoðun Tískuorð eða sjálfsögð réttindi? Vigdís Ásgeirsdóttir skrifar Skoðun Ráðherrann og illkvittnu einkaaðilarnir Freyr Ólafsson skrifar Skoðun Áttatíu ár frá Hírósíma og Nagasakí Snæbjörn Guðmundsson 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.
Við styðjum Ingólf Gíslason og annað starfsfólk í akademískri sniðgöngu Elía Hörpu og Önundarbur,Inga Björk Margrétar Bjarnadóttir,Íris Ellenberger,Sjöfn Asare Skoðun
Skoðun Kerfisbundið afnám réttinda kvenna — Staða afganskra kvenna 4 árum eftir valdatöku talíbana Ólafur Elínarson,Anna Steinsen skrifar
Skoðun Framtíð íslensks menntakerfis – lærum af Buffalo og leiðandi háskólum heims Sigvaldi Einarsson skrifar
Skoðun Öryggismenning – hjartað í ábyrgri ferðaþjónustu Ólína Laxdal,Sólveig Nikulásdóttir skrifar
Skoðun Nýsamþykkt aðgerðaáætlun í krabbameinsmálum – aldrei mikilvægari en nú Halla Þorvaldsdóttir skrifar
Skoðun Við styðjum Ingólf Gíslason og annað starfsfólk í akademískri sniðgöngu Elía Hörpu og Önundarbur,Inga Björk Margrétar Bjarnadóttir,Íris Ellenberger,Sjöfn Asare skrifar
Skoðun Tjáningarfrelsi Laufey Brá Jónsdóttir,Sigríður Kristín Helgadóttir,Þorvaldur Víðisson skrifar
Skoðun Örvæntingarfullir bíleigendur í frumskógi bílastæðagjalda Kolbrún Áslaugar Baldursdóttir skrifar
Við styðjum Ingólf Gíslason og annað starfsfólk í akademískri sniðgöngu Elía Hörpu og Önundarbur,Inga Björk Margrétar Bjarnadóttir,Íris Ellenberger,Sjöfn Asare Skoðun