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 Mamma fékk fjórar milljónir fyrir að eignast þig í apríl Guðfinna Kristín Björnsdóttir Skoðun Kynjuð vísindi, leikskólaráð á villigötum, klámsýki, svipmyndir frá Norður-Kóreu Fastir pennar Ég á þetta ég má þetta Arnar Atlason Skoðun Þorgerður í sömu vörn og varðstjórinn Tómas Þór Þórðarson Skoðun Erum ekki mætt í biðsal elliáranna Ragnheiður K. Guðmundsdóttir Skoðun 34 milljónir fyrir póstnúmerið Elliði Vignisson Skoðun Virðingarleysið meiðir Sigurbjörg Ottesen Skoðun Frá friði til vígvæðingar: Höfnum nýrri varnar- og öryggisstefnu utanríkisráðherra Steinunn Þóra Árnadóttir,Einar Ólafsson Skoðun Barnaskattur Vilhjálms Árnasonar Þórður Snær Júlíusson Skoðun Lestrarkunnátta barna batnar ekki með einni bók á hverja fimmtán nemendur Eydís Inga Valsdóttir Skoðun Skoðun Skoðun Erum ekki mætt í biðsal elliáranna Ragnheiður K. Guðmundsdóttir skrifar Skoðun Jákvæð áhrif millilandaflugs til Akureyrar eru miklu meiri en þú heldur Lára Halldóra Eiríksdóttir skrifar Skoðun Fögnum degi sjúkraliða og störfum þeirra alla daga Alma D. Möller skrifar Skoðun Þegar stórútgerðin gleypir allt – er kominn tími á norskar lausnir? Kjartan Sveinsson skrifar Skoðun Óstaðsettir í hús Guðmunda G. Guðmundsdóttir skrifar Skoðun Flokkur fólksins hefur bætt hag aldraðra og öryrkja Sigurður Helgi Pálmason skrifar Skoðun Láttu ekki svindla á þér við jólainnkaupin Inga María Backman skrifar Skoðun Duga aðgerðir ríkistjórnarinnar til að rífa fjölda eldri borgara úr fátæktargildrunni? Björn Snæbjörnsson skrifar Skoðun Túlkun gagna er ábyrgð Joanna Marcinkowska skrifar Skoðun Lífsstílshljómkviðan: öndun í köldum potti Gunnar Salvarsson skrifar Skoðun Bandaríkjaher, upphaf og innleiðing vatnsúðakerfa Snæbjörn R Rafnsson skrifar Skoðun Sameinumst í að enda stafrænt ofbeldi gegn fötluðum konum Anna Lára Steindal skrifar Skoðun Er munur á trú og trúarbrögðum? Árni Gunnarsson skrifar Skoðun Hvaða einkennir góðan stjórnmálamann? Berglind Guðmundsdóttir skrifar Skoðun Samstarf og samhæfing á breiðum grunni þjóðaröryggis Víðir Reynisson skrifar Skoðun 10 tonn af textíl á dag Birgitta Stefánsdóttir,Freyja Pétursdóttir skrifar Skoðun Sjúkraliðar er fólkið sem skiptir máli Sandra B. Franks skrifar Skoðun Hversu ört getur höfuðborgin stefnt að breyttum ferðavenjum? Samúel Torfi Pétursson skrifar Skoðun Horfir barnið þitt á klám? Lísa Margrét Gunnarsdóttir skrifar Skoðun Frá friðarsjálfsblekkingu til raunverulegs öryggis Daði Freyr Ólafsson skrifar Skoðun Lestrarkunnátta barna batnar ekki með einni bók á hverja fimmtán nemendur Eydís Inga Valsdóttir skrifar Skoðun Þorgerður í sömu vörn og varðstjórinn Tómas Þór Þórðarson skrifar Skoðun Hver er staða fæðuöryggis á Íslandi? Hanna Katrín Friðriksson skrifar Skoðun „Hugsanleg áhrif“ Íslands innan ESB Hjörtur J. Guðmundsson skrifar Skoðun Frá friði til vígvæðingar: Höfnum nýrri varnar- og öryggisstefnu utanríkisráðherra Steinunn Þóra Árnadóttir,Einar Ólafsson skrifar Skoðun Þungaflutningar og vegakerfið okkar Haraldur Þór Jónsson skrifar Skoðun Stærsta öryggismál barna í dag eru samskipti, mörk og viðbrögð við grun um ofbeldi Arnrún María Magnúsdóttir skrifar Skoðun Stöðvum ólöglegan flutning barna Þorbjörg S. Gunnlaugsdóttir skrifar Skoðun Þegar Inga Sæland sendir reikninginn á næsta borð Einar Þorsteinsson skrifar Skoðun Erlendar rætur: Hornsteinn framfara, ekki ógn Nichole Leigh Mosty 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.
Frá friði til vígvæðingar: Höfnum nýrri varnar- og öryggisstefnu utanríkisráðherra Steinunn Þóra Árnadóttir,Einar Ólafsson Skoðun
Lestrarkunnátta barna batnar ekki með einni bók á hverja fimmtán nemendur Eydís Inga Valsdóttir Skoðun
Skoðun Jákvæð áhrif millilandaflugs til Akureyrar eru miklu meiri en þú heldur Lára Halldóra Eiríksdóttir skrifar
Skoðun Þegar stórútgerðin gleypir allt – er kominn tími á norskar lausnir? Kjartan Sveinsson skrifar
Skoðun Duga aðgerðir ríkistjórnarinnar til að rífa fjölda eldri borgara úr fátæktargildrunni? Björn Snæbjörnsson skrifar
Skoðun Lestrarkunnátta barna batnar ekki með einni bók á hverja fimmtán nemendur Eydís Inga Valsdóttir skrifar
Skoðun Frá friði til vígvæðingar: Höfnum nýrri varnar- og öryggisstefnu utanríkisráðherra Steinunn Þóra Árnadóttir,Einar Ólafsson skrifar
Skoðun Stærsta öryggismál barna í dag eru samskipti, mörk og viðbrögð við grun um ofbeldi Arnrún María Magnúsdóttir skrifar
Frá friði til vígvæðingar: Höfnum nýrri varnar- og öryggisstefnu utanríkisráðherra Steinunn Þóra Árnadóttir,Einar Ólafsson Skoðun
Lestrarkunnátta barna batnar ekki með einni bók á hverja fimmtán nemendur Eydís Inga Valsdóttir Skoðun