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 Þversögn umburðarlyndis og góðmennsku Meyvant Þórólfsson Skoðun Grænlendingar veiða þorsk frá Íslandi Finnbogi Vikar Guðmundsson Skoðun Hvernig samfélag má bjóða þér? Ingileif Friðriksdóttir Skoðun Tilraun til þess að skilja hægri slagsíðu stjórnmálanna á Íslandi í dag Guðrún Elísa Sævarsdóttir Skoðun Um sveitarstjórnarkosningar, siðferðilega dofnun og brothætt eðli réttinda Inga Henriksen Skoðun Í ljósi sögunnar - Hugleiðing eftir kosningar Ámundi Loftsson Skoðun Fagmennska, frumkvæði og frelsi lækna Ragnar Freyr Ingvarsson Skoðun Samfélagið eftir kosningar Sigurður Árni Reynisson Skoðun Loftslagsbreytingar: tölum um lausnir Ingrid Kuhlman Skoðun Nú er ábyrgðin þín kæri sveitarstjórnarmaður Jóhannes Þór Skúlason Skoðun Skoðun Skoðun Hvernig samfélag má bjóða þér? Ingileif Friðriksdóttir skrifar Skoðun Nú er ábyrgðin þín kæri sveitarstjórnarmaður Jóhannes Þór Skúlason skrifar Skoðun Í ljósi sögunnar - Hugleiðing eftir kosningar Ámundi Loftsson skrifar Skoðun Um sveitarstjórnarkosningar, siðferðilega dofnun og brothætt eðli réttinda Inga Henriksen skrifar Skoðun Samfélagið eftir kosningar Sigurður Árni Reynisson skrifar Skoðun Tilraun til þess að skilja hægri slagsíðu stjórnmálanna á Íslandi í dag Guðrún Elísa Sævarsdóttir skrifar Skoðun Grænlendingar veiða þorsk frá Íslandi Finnbogi Vikar Guðmundsson skrifar Skoðun Loftslagsbreytingar: tölum um lausnir Ingrid Kuhlman skrifar Skoðun Fagmennska, frumkvæði og frelsi lækna Ragnar Freyr Ingvarsson skrifar Skoðun Nei, gervigreindartónlist er ekki lýðræðisafl Mikael Lind skrifar Skoðun Viljum við efla fólk eftir áföll? Þuríður Harpa Sigurðardóttir skrifar Skoðun Breytir tæknin tilveru lesblindra? Guðmundur S. Johnsen skrifar Skoðun Afhverju X við P? Unnar Þór Sæmundsson skrifar Skoðun Kosningalimran 2026 Freyr Snorrason,Arnar Ingi Ingason skrifar Skoðun Setjum X við D Guðrún Hafsteinsdóttir skrifar Skoðun Við bjóðum okkur fram til þess að bera ábyrgð Björg Magnúsdóttir skrifar Skoðun Þversögn umburðarlyndis og góðmennsku Meyvant Þórólfsson skrifar Skoðun Daglegt líf sem virkar í Fjarðabyggð Stefán Þór Eysteinsson skrifar Skoðun Dagur óbærilegrar spennu Kolbrún Áslaugar Baldursdóttir skrifar Skoðun Breiðholtið þar sem hjartað mitt slær Bjarni Fritzson skrifar Skoðun Kópavogur er í sókn – kjósum áfram sömu stefnu Ásdís Kristjánsdóttir skrifar Skoðun Kaus áður Sjálfstæðisflokkinn, nú Pírata Ingibjörg Þóra Haraldsdóttir skrifar Skoðun Hlustið á fólkið! Viktor Orri Valgarðsson skrifar Skoðun Píratar: Rödd mannréttinda í 12 ár Oktavía Hrund Guðrúnar Jóns,Hans Alexander Margrétarson Hansen skrifar Skoðun Veljum að gera betur Ingvar P. Guðbjörnsson skrifar Skoðun Áheyrn og árangur í skólamálum í Hveragerði Halldóra Jóna Guðmundsdóttir skrifar Skoðun Höfum staðreyndir á hreinu áður en við kjósum Geir Finnsson skrifar Skoðun Northvolt: Þegar „græna byltingin“ bítur í skottið á sér Júlíus Valsson skrifar Skoðun Síðustu hálmstrá ráðhússhersins Meyvant Þórólfsson skrifar Skoðun Geta kosningar verið máttlaus öryggisventill? Martha Árnadóttir 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.
Tilraun til þess að skilja hægri slagsíðu stjórnmálanna á Íslandi í dag Guðrún Elísa Sævarsdóttir Skoðun
Um sveitarstjórnarkosningar, siðferðilega dofnun og brothætt eðli réttinda Inga Henriksen Skoðun
Skoðun Um sveitarstjórnarkosningar, siðferðilega dofnun og brothætt eðli réttinda Inga Henriksen skrifar
Skoðun Tilraun til þess að skilja hægri slagsíðu stjórnmálanna á Íslandi í dag Guðrún Elísa Sævarsdóttir skrifar
Skoðun Píratar: Rödd mannréttinda í 12 ár Oktavía Hrund Guðrúnar Jóns,Hans Alexander Margrétarson Hansen skrifar
Tilraun til þess að skilja hægri slagsíðu stjórnmálanna á Íslandi í dag Guðrún Elísa Sævarsdóttir Skoðun
Um sveitarstjórnarkosningar, siðferðilega dofnun og brothætt eðli réttinda Inga Henriksen Skoðun