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 Afvegaleiðingum og rangfærslum Gauta svarað Konráð S. Guðjónsson Skoðun Á hugmyndafræðilegt ofbeldi heima í kosningabaráttu? Hnikarr Bjarmi Franklínsson Skoðun Gervigreindarskrif Halldórs Jörgen Olesen Hjörvar Sigurðsson Skoðun Litblindur á fótboltavellinum Ingunn Eir Andrésdóttir Skoðun Íslands-Lúpínan Kristján Hreinsson Skoðun Með óttann einan að vopni Benedikt Jóhannesson Skoðun Samningurinn sem stækkar í kyrrþey Hjálmar Vilhjálmsson Skoðun Aðlögun, hvaða aðlögun? Halldór Jörgen Olesen Skoðun Hjá LESA skrifum við sögurnar sjálf og höfundar eiga alltaf að fá greitt Birgir Hrafn Birgisson Skoðun Hefur þú komið á Þjóðhátíð? Íris Róbertsdóttir Skoðun Skoðun Skoðun Leggjum þá Náttúruverndarstofnun niður Svanur Guðmundsson skrifar Skoðun Meðferð ríkisvaldsins á máli lífslokalæknisins Eva Hauksdóttir skrifar Skoðun Hættum að pissa í skóinn í frostinu til að hlýja okkur – klæðum okkur í ullarsokka Grímur Atlason skrifar Skoðun Með óttann einan að vopni Benedikt Jóhannesson skrifar Skoðun Merkilegur tvískinnungur Ingólfur Sverrisson skrifar Skoðun Þjóðin á að njóta vafans Snorri Másson skrifar Skoðun Tosca skýst upp úr turninum í Brussel Jónas Sen skrifar Skoðun ESB og skoðanabræður þínir Yngvi Ómar Sigrúnarson skrifar Skoðun Hjá LESA skrifum við sögurnar sjálf og höfundar eiga alltaf að fá greitt Birgir Hrafn Birgisson skrifar Skoðun Litblindur á fótboltavellinum Ingunn Eir Andrésdóttir skrifar Skoðun Á hugmyndafræðilegt ofbeldi heima í kosningabaráttu? Hnikarr Bjarmi Franklínsson skrifar Skoðun Hvað er dýrmætara en rétturinn og valdið til að ráða okkar málum sjálf? Diljá Mist Einarsdóttir skrifar Skoðun Gervigreindarskrif Halldórs Jörgen Olesen Hjörvar Sigurðsson skrifar Skoðun Íslands-Lúpínan Kristján Hreinsson skrifar Skoðun Afvegaleiðingum og rangfærslum Gauta svarað Konráð S. Guðjónsson skrifar Skoðun Áhættumat í röngum höndum Magnús Guðmundsson skrifar Skoðun Ábyrgð Ríkisstjórnar Íslands áður en aðildarviðræður við ESB hefjast Eggert Guðmundsson skrifar Skoðun Hefur þú komið á Þjóðhátíð? Íris Róbertsdóttir skrifar Skoðun Kíkt í pakkann Júlíus Valsson skrifar Skoðun Samningurinn sem stækkar í kyrrþey Hjálmar Vilhjálmsson skrifar Skoðun Hvað kostar léleg umsýsla ríkissjóðs okkur í raun? Sigurður Sigurðsson skrifar Skoðun Þegar gróðureldar verða að samfélagsógn Snorri Birgisson skrifar Skoðun Flestir nota gervigreind eins og leitarvél Þórdís Inga Ingigerðardóttir skrifar Skoðun Sex staðreyndir um dánaraðstoð Ingrid Kuhlman skrifar Skoðun Aðlögun, hvaða aðlögun? Halldór Jörgen Olesen skrifar Skoðun Svar við grein Per Ekström varðandi varanlegar undanþágur Hjörvar Sigurðsson skrifar Skoðun Veganismi og dýraskaði Atli Sævar Guðmundsson skrifar Skoðun Þjóðaratkvæðagreiðslan er lýðræðisleg aðferð og lærdómsferli Þorsteinn Gunnarsson skrifar Skoðun Tími varanlegra undanþága er liðinn Eggert Sigurbergsson skrifar Skoðun Málefnið liggur á götunni Steindór Þórarinsson 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.
Hjá LESA skrifum við sögurnar sjálf og höfundar eiga alltaf að fá greitt Birgir Hrafn Birgisson Skoðun
Skoðun Hættum að pissa í skóinn í frostinu til að hlýja okkur – klæðum okkur í ullarsokka Grímur Atlason skrifar
Skoðun Hjá LESA skrifum við sögurnar sjálf og höfundar eiga alltaf að fá greitt Birgir Hrafn Birgisson skrifar
Skoðun Á hugmyndafræðilegt ofbeldi heima í kosningabaráttu? Hnikarr Bjarmi Franklínsson skrifar
Skoðun Hvað er dýrmætara en rétturinn og valdið til að ráða okkar málum sjálf? Diljá Mist Einarsdóttir skrifar
Skoðun Ábyrgð Ríkisstjórnar Íslands áður en aðildarviðræður við ESB hefjast Eggert Guðmundsson skrifar
Skoðun Þjóðaratkvæðagreiðslan er lýðræðisleg aðferð og lærdómsferli Þorsteinn Gunnarsson skrifar
Hjá LESA skrifum við sögurnar sjálf og höfundar eiga alltaf að fá greitt Birgir Hrafn Birgisson Skoðun