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 Skilaboð til heimsins: Við megum vera vond við börn Jón Kalman Stefánsson Skoðun Hversu mikið af regluverki Evrópusambandsins hefur verið tekið upp í íslenskan rétt? Gunnar Ármannsson Skoðun Hvers eiga íbúar efri byggða að gjalda? Helga Jónsdóttir Skoðun Það sést hvar Sjálfstæðisflokkurinn stjórnar Guðni Freyr Öfjörð Úlfarsson Skoðun Hvað er raunverulega hollt mataræði? Anna Lind Fells Skoðun Gamblað með göng og líf lögð undir Eyjólfur Þorkelsson Skoðun Ekki vera sjálfsafgreiðslukassi! Þorsteinn Valdimarsson Skoðun Flotinn sem hvarf: Líflína Íslands undir erlendum fánum Sólrún H.G. Proppé Skoðun Þegar þjóð reis upp og mótmælti kröftuglega – en hvað gerðist svo? Hörður Torfason Skoðun Að venja barn af bleyju Elín Erna Steinarsdóttir Skoðun Skoðun Skoðun Röskva vill sjá hjúkrunarfræðinga á sjúkrabíl og meiri nýsköpun í námi Dagbjört Lára Bjarkadóttir,Ríkharður Daði Ólafsson skrifar Skoðun Hvað er raunverulega hollt mataræði? Anna Lind Fells skrifar Skoðun Sykursýki 2 orðin að heimsfaraldri Anna Lind Fells skrifar Skoðun Áhættustjórnun í fiskeldi Otto Færovik skrifar Skoðun Gamblað með göng og líf lögð undir Eyjólfur Þorkelsson skrifar Skoðun Að venja barn af bleyju Elín Erna Steinarsdóttir skrifar Skoðun Jarðsagan og loftslagsbreytingar Brynhildur Magnúsdóttir skrifar Skoðun Skilaboð til heimsins: Við megum vera vond við börn Jón Kalman Stefánsson skrifar Skoðun Þegar þjóð reis upp og mótmælti kröftuglega – en hvað gerðist svo? Hörður Torfason skrifar Skoðun Heimilin og orkuskiptin í forgang á raforkumarkaði Dagný Halldórsdóttir,Tryggvi Felixson skrifar Skoðun Hversu mikið af regluverki Evrópusambandsins hefur verið tekið upp í íslenskan rétt? Gunnar Ármannsson skrifar Skoðun Verðtryggður Seðlabankastjóri Jón Frímann Jónsson skrifar Skoðun Óskað er eftir forystu í efnahagslegum þrengingum Rósa Björk Brynjólfsdóttir skrifar Skoðun Ekki vera sjálfsafgreiðslukassi! Þorsteinn Valdimarsson skrifar Skoðun Flotinn sem hvarf: Líflína Íslands undir erlendum fánum Sólrún H.G. Proppé skrifar Skoðun Hvers eiga íbúar efri byggða að gjalda? Helga Jónsdóttir skrifar Skoðun Viska og FÍN byggja óhagnaðardrifið húsnæði fyrir háskólamenntaða Brynhildur Heiðar- og Ómarsdóttir,Þorkell Heiðarsson skrifar Skoðun Af hverju óttast sumir og hafa andúð á flóttamönnum og innflytjendum? Tilgáta: Fólk óttast sig sjálft...... Gunnar Björgvinsson skrifar Skoðun Hver er stefna sveitarfélaga í menningar- og safnamálum? Dagrún Ósk Jónsdóttir skrifar Skoðun Menningarhús og framtíð safna í Skagafirði – um hvað snýst málið í raun? Berglind Þorsteinsdóttir skrifar Skoðun Hver er málsvari dýranna? Hrönn Ólína Jörundsdóttir skrifar Skoðun Það sést hvar Sjálfstæðisflokkurinn stjórnar Guðni Freyr Öfjörð Úlfarsson skrifar Skoðun Hefðu bændur riðið í bæinn til að mótmæla Borgarlínunni? Þórir Garðarsson skrifar Skoðun Forgangsröðun í öldrunarþjónustu Margrét Guðnadóttir skrifar Skoðun Af hverju skipta félagasamtök máli – og langtíma fjármögnunin öllu? Eva Rós Ólafsdóttir skrifar Skoðun Af hverju eiga Íslendingar að vera stikkfrí í eigin vörnum Arnór Sigurjónsson skrifar Skoðun Sjálfstæðisflokkur sem er ekki hægt að taka alvarlega Þórður Snær Júlíusson skrifar Skoðun Hafró fer yfir eigin lokapróf og fær glimrandi einkunn Kjartan Sveinsson skrifar Skoðun Kvótinn: Þriðji valkosturinn Steinunn Ólína Þorsteinsdóttir skrifar Skoðun Hamingja og fjármálalæsi haldast í hendur Gústaf Steingrímsson 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.
Hversu mikið af regluverki Evrópusambandsins hefur verið tekið upp í íslenskan rétt? Gunnar Ármannsson Skoðun
Skoðun Röskva vill sjá hjúkrunarfræðinga á sjúkrabíl og meiri nýsköpun í námi Dagbjört Lára Bjarkadóttir,Ríkharður Daði Ólafsson skrifar
Skoðun Heimilin og orkuskiptin í forgang á raforkumarkaði Dagný Halldórsdóttir,Tryggvi Felixson skrifar
Skoðun Hversu mikið af regluverki Evrópusambandsins hefur verið tekið upp í íslenskan rétt? Gunnar Ármannsson skrifar
Skoðun Viska og FÍN byggja óhagnaðardrifið húsnæði fyrir háskólamenntaða Brynhildur Heiðar- og Ómarsdóttir,Þorkell Heiðarsson skrifar
Skoðun Af hverju óttast sumir og hafa andúð á flóttamönnum og innflytjendum? Tilgáta: Fólk óttast sig sjálft...... Gunnar Björgvinsson skrifar
Skoðun Menningarhús og framtíð safna í Skagafirði – um hvað snýst málið í raun? Berglind Þorsteinsdóttir skrifar
Skoðun Af hverju skipta félagasamtök máli – og langtíma fjármögnunin öllu? Eva Rós Ólafsdóttir skrifar
Hversu mikið af regluverki Evrópusambandsins hefur verið tekið upp í íslenskan rétt? Gunnar Ármannsson Skoðun