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 Ég á´etta – ég má´etta! Stefán Pálsson Skoðun „Kiss the Ring“ – þegar ríkisvaldið krefst hlýðni af gervigreindinni Gísli Ragnar Guðmundsson Skoðun Hundruð milljóna frá íslenskum skattgreiðendum til heilbrigðisþjónustu erlendis Diljá Mist Einarsdóttir Skoðun Skál! - Í boði lífeyrissjóðanna Þorsteinn Sæmundsson Skoðun Alþjóðadagur offitunnar Gréta Jakobsdóttir,Edda Ýr Guðmundsdóttir,Erla Gerður Sveinsdóttir,Guðrún Þuríður Höskuldsdóttir,Rut Eiríksdóttir,Sigrún Kristjánsdóttir,Sólrún Ólína Sigurðardóttir,Tryggvi Helgason Skoðun Þegar nóg er aldrei nóg Stefán Vagn Stefánsson Skoðun Kveð bæjarstjórn eftir gefandi ár Friðrik Sigurbjörnsson Skoðun Ofbeldi í nánum samböndum og vinnumarkaðurinn Dagný Aradóttir Pind,Eva Hjörtína Ólafsdóttir,Henný Hinz,Sigrún Birna Björnsdóttir Skoðun Sjávartengd nýsköpun skilar þjóðinni milljörðum Þorsteinn Másson Skoðun Gini borgar ekki leiguna Birna Gunnlaugsdóttir Skoðun Skoðun Skoðun Hvað borðar þú mörg naut og kjúklinga á dag? Sigurður Árni Þórðarson skrifar Skoðun Einhverfugreining og hvað svo? Elín Anna Baldursdóttir skrifar Skoðun Iceland and USA Sitting in a Tree Sæþór Benjamín Randalsson skrifar Skoðun Umönnunarbilið og kerfislægar hindranir á íslenskum vinnumarkaði Kolbrún Halldórsdóttir,Sunna Símonardóttir skrifar Skoðun Skál! - Í boði lífeyrissjóðanna Þorsteinn Sæmundsson skrifar Skoðun Smáframleiðendur – vannýtt tækifæri fyrir íslenskt atvinnulíf? Sveinbjörg Rut Pétursdóttir skrifar Skoðun „Kiss the Ring“ – þegar ríkisvaldið krefst hlýðni af gervigreindinni Gísli Ragnar Guðmundsson skrifar Skoðun Kveð bæjarstjórn eftir gefandi ár Friðrik Sigurbjörnsson skrifar Skoðun Á rannsókn á Flateyri að bíða? Sóley Eiríksdóttir skrifar Skoðun Þegar nóg er aldrei nóg Stefán Vagn Stefánsson skrifar Skoðun Ég á´etta – ég má´etta! Stefán Pálsson skrifar Skoðun Fórnarkostnaður kerfisins? Olga Cilia skrifar Skoðun Heimili landsins borga fyrir pólitíska vanrækslu Gunnar Einarsson skrifar Skoðun Bækur bjarga mannslífum Þórunn Sigurðardóttir skrifar Skoðun Ofbeldi í nánum samböndum og vinnumarkaðurinn Dagný Aradóttir Pind,Eva Hjörtína Ólafsdóttir,Henný Hinz,Sigrún Birna Björnsdóttir skrifar Skoðun Hundruð milljóna frá íslenskum skattgreiðendum til heilbrigðisþjónustu erlendis Diljá Mist Einarsdóttir skrifar Skoðun Alþjóðadagur offitunnar Gréta Jakobsdóttir,Edda Ýr Guðmundsdóttir,Erla Gerður Sveinsdóttir,Guðrún Þuríður Höskuldsdóttir,Rut Eiríksdóttir,Sigrún Kristjánsdóttir,Sólrún Ólína Sigurðardóttir,Tryggvi Helgason skrifar Skoðun Sjávartengd nýsköpun skilar þjóðinni milljörðum Þorsteinn Másson skrifar Skoðun Samfélag sem ýtir undir nærandi tengsl Sanna Magdalena Mörtudóttir skrifar Skoðun Enginn á að vera einn í Reykjavík Ellen Calmon skrifar Skoðun Ég heyri og hlusta: Um heyrnarskimun í grunnskólum Alma D. Möller skrifar Skoðun Hlutverk sem ég tek með auðmýkt og ábyrgð Grétar Ingi Erlendsson skrifar Skoðun Ég hlakka til Alexandra Briem skrifar Skoðun Megum við fá bita, háttvirtur ráðherra? Katla Ósk Káradóttir skrifar Skoðun Barbabrella hægrisins í leikskólamálum Stefán Pálsson skrifar Skoðun Aðalmeðferð í dómsmáli um netsölu áfengis eftir 2 daga Siv Friðleifsdóttir skrifar Skoðun Aukin misskipting leysir ekki verðbólguvandann Finnbjörn Hermannsson,Sonja Ýr Þorbergsdóttir skrifar Skoðun Kjarnorkuvopnavæðing Norðurlanda Arnór Sigurjónsson skrifar Skoðun Móðurmálið er gjöf sem endist ævinlangt Guðbjörg Magnúsdóttir,Renata Emilsson Pesková skrifar Skoðun Heyra heilbrigðisyfirvöld? Tótla I. Sæmundsdóttir 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.
„Kiss the Ring“ – þegar ríkisvaldið krefst hlýðni af gervigreindinni Gísli Ragnar Guðmundsson Skoðun
Hundruð milljóna frá íslenskum skattgreiðendum til heilbrigðisþjónustu erlendis Diljá Mist Einarsdóttir Skoðun
Alþjóðadagur offitunnar Gréta Jakobsdóttir,Edda Ýr Guðmundsdóttir,Erla Gerður Sveinsdóttir,Guðrún Þuríður Höskuldsdóttir,Rut Eiríksdóttir,Sigrún Kristjánsdóttir,Sólrún Ólína Sigurðardóttir,Tryggvi Helgason Skoðun
Ofbeldi í nánum samböndum og vinnumarkaðurinn Dagný Aradóttir Pind,Eva Hjörtína Ólafsdóttir,Henný Hinz,Sigrún Birna Björnsdóttir Skoðun
Skoðun Umönnunarbilið og kerfislægar hindranir á íslenskum vinnumarkaði Kolbrún Halldórsdóttir,Sunna Símonardóttir skrifar
Skoðun Smáframleiðendur – vannýtt tækifæri fyrir íslenskt atvinnulíf? Sveinbjörg Rut Pétursdóttir skrifar
Skoðun „Kiss the Ring“ – þegar ríkisvaldið krefst hlýðni af gervigreindinni Gísli Ragnar Guðmundsson skrifar
Skoðun Ofbeldi í nánum samböndum og vinnumarkaðurinn Dagný Aradóttir Pind,Eva Hjörtína Ólafsdóttir,Henný Hinz,Sigrún Birna Björnsdóttir skrifar
Skoðun Hundruð milljóna frá íslenskum skattgreiðendum til heilbrigðisþjónustu erlendis Diljá Mist Einarsdóttir skrifar
Skoðun Alþjóðadagur offitunnar Gréta Jakobsdóttir,Edda Ýr Guðmundsdóttir,Erla Gerður Sveinsdóttir,Guðrún Þuríður Höskuldsdóttir,Rut Eiríksdóttir,Sigrún Kristjánsdóttir,Sólrún Ólína Sigurðardóttir,Tryggvi Helgason skrifar
Skoðun Aukin misskipting leysir ekki verðbólguvandann Finnbjörn Hermannsson,Sonja Ýr Þorbergsdóttir skrifar
Skoðun Móðurmálið er gjöf sem endist ævinlangt Guðbjörg Magnúsdóttir,Renata Emilsson Pesková skrifar
„Kiss the Ring“ – þegar ríkisvaldið krefst hlýðni af gervigreindinni Gísli Ragnar Guðmundsson Skoðun
Hundruð milljóna frá íslenskum skattgreiðendum til heilbrigðisþjónustu erlendis Diljá Mist Einarsdóttir Skoðun
Alþjóðadagur offitunnar Gréta Jakobsdóttir,Edda Ýr Guðmundsdóttir,Erla Gerður Sveinsdóttir,Guðrún Þuríður Höskuldsdóttir,Rut Eiríksdóttir,Sigrún Kristjánsdóttir,Sólrún Ólína Sigurðardóttir,Tryggvi Helgason Skoðun
Ofbeldi í nánum samböndum og vinnumarkaðurinn Dagný Aradóttir Pind,Eva Hjörtína Ólafsdóttir,Henný Hinz,Sigrún Birna Björnsdóttir Skoðun