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 Hver á þennan bústað? Já eða nei? Stefán Hrafn Jónsson Skoðun Halldór 27.06.2026 Halldór Farsæld barna: Ekkert annað en rómantísk saga á blaði Ingibjörg Einarsdóttir Skoðun Valdatafl eða nauðsynlegt stopp á gölluðu frumvarpi? Jóhann Helgi Stefánsson Skoðun Velferð þarf rými Þorvaldur Davíð Kristjánsson Skoðun How to ruin a university system with one law Colin Fisher Skoðun Þegar íslenskir embættismenn auglýsa ísraelskt njósnafyrirtæki Ragnhildur Hólmgeirsdóttir,Magnús Magnússon Skoðun Dánaraðstoð fyrir deyjandi fólk: Á ótti við framtíðina að ráða úrslitum? Svanur Sigurbjörnsson Skoðun Dánaraðstoð: Varúð má ekki verða að forræðishyggju Ingrid Kuhlman Skoðun Lifandi hvalir skapa líka verðmæti Rannveig Grétarsdóttir Skoðun Skoðun Skoðun Þjóðin föst í Groundhog Day krónunnar Baldur Pétursson skrifar Skoðun Verður Ísland brothætt byggð? Sigurjón Þórðarson skrifar Skoðun „Kannski“ Sigurður Árni Reynisson skrifar Skoðun Velferð þarf rými Þorvaldur Davíð Kristjánsson skrifar Skoðun Ábyrgð í orði og verki Lilja Dögg Alfreðsdóttir,Stefán Vagn Stefánsson skrifar Skoðun Stóru verkefnin leysum við saman Stefán Vagn Stefánsson skrifar Skoðun Valdatafl eða nauðsynlegt stopp á gölluðu frumvarpi? Jóhann Helgi Stefánsson skrifar Skoðun Dánaraðstoð: Varúð má ekki verða að forræðishyggju Ingrid Kuhlman skrifar Skoðun Farsæld barna: Ekkert annað en rómantísk saga á blaði Ingibjörg Einarsdóttir skrifar Skoðun Hver á þennan bústað? Já eða nei? Stefán Hrafn Jónsson skrifar Skoðun Brexit og fyrirhuguð þjóðaratkvæðagreiðsla hér á landi Meyvant Þórólfsson skrifar Skoðun How to ruin a university system with one law Colin Fisher skrifar Skoðun Upplýst umræða og framsal ríkisvalds Margrét Einarsdóttir skrifar Skoðun Skólinn er alltaf vandinn Íris E. Gísladóttir skrifar Skoðun Geisp Þorgerður María Þorbjarnardóttir skrifar Skoðun Dánaraðstoð fyrir deyjandi fólk: Á ótti við framtíðina að ráða úrslitum? Svanur Sigurbjörnsson skrifar Skoðun Það sem kynslóðir byggðu – og okkar ábyrgð að varðveita Sveinn Kristjánsson skrifar Skoðun Handan óttans: Hvers konar Ísland viljum við byggja? Bjarndís Helena Mitchell skrifar Skoðun Lifandi hvalir skapa líka verðmæti Rannveig Grétarsdóttir skrifar Skoðun Þegar íslenskir embættismenn auglýsa ísraelskt njósnafyrirtæki Ragnhildur Hólmgeirsdóttir,Magnús Magnússon skrifar Skoðun Hangið frammi á gangi í von um fréttir Hjörtur J. Guðmundsson skrifar Skoðun Viðreisn gengur í verkin Róbert Ragnarsson skrifar Skoðun Mannréttindi í Reykjavík í hættu Eldur Smári Kristinsson skrifar Skoðun Hvernig líður fjölskyldunni? Auður Axelsdóttir skrifar Skoðun Heilbrigðisráðherra slær eigið heimsmet Vilhjálmur Hjálmarsson skrifar Skoðun Borgarlínan og Línuborg Soria Þórður Már Sigfússon skrifar Skoðun Hvaða börn koma fyrst? Lúðvík Júlíusson skrifar Skoðun Lífeyririnn okkar má ekki týnast Sandra B. Franks skrifar Skoðun Aldrei fleiri Ljón á Íslandi Selma Rut Þorsteinsdóttir skrifar Skoðun Mikilvægur áfangi fyrir eldri ökumenn Björn Snæbjörnsson 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.
Þegar íslenskir embættismenn auglýsa ísraelskt njósnafyrirtæki Ragnhildur Hólmgeirsdóttir,Magnús Magnússon Skoðun
Dánaraðstoð fyrir deyjandi fólk: Á ótti við framtíðina að ráða úrslitum? Svanur Sigurbjörnsson Skoðun
Skoðun Dánaraðstoð fyrir deyjandi fólk: Á ótti við framtíðina að ráða úrslitum? Svanur Sigurbjörnsson skrifar
Skoðun Þegar íslenskir embættismenn auglýsa ísraelskt njósnafyrirtæki Ragnhildur Hólmgeirsdóttir,Magnús Magnússon skrifar
Þegar íslenskir embættismenn auglýsa ísraelskt njósnafyrirtæki Ragnhildur Hólmgeirsdóttir,Magnús Magnússon Skoðun
Dánaraðstoð fyrir deyjandi fólk: Á ótti við framtíðina að ráða úrslitum? Svanur Sigurbjörnsson Skoðun