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 Sagan að endurtaka sig í beinni Ingibjörg Þóra Haraldsdóttir Skoðun Er leikskólinn ekki meira virði? Bryndís Björk Eyþórsdóttir Skoðun Halldór 25.01.2025 Halldór Hinn vandrataði vegur að starfslokum Ástríður Þórey Jónsdóttir Skoðun Hin heimtufreka kennarastétt Áslaug Pálsdóttir Ragnheiðardóttir Skoðun Að hengja bakara fyrir smið Rakel Linda Kristjánsdóttir Skoðun Þjóðarátak í umönnun eldra fólks Einar Magnússon ,Þráinn Þorvaldsson Skoðun Hvers virði eru vísindi? Heiða María Sigurðardóttir,Erna Magnúsdóttir Skoðun Opið bréf til undirbúningskjörbréfanefndar Alþingis Jóhann Friðrik Friðriksson, Skoðun Þingmaðurinn og spillingin á Veðurstofunni Sigurgeir Bárðarson Skoðun Skoðun Skoðun Hagsmunahallinn Breki Karlsson skrifar Skoðun Hvað unga fólkið á Íslandi ætti að vera að læra í vetur – og hlutverk gervigreindar í kennslustofunni Sigvaldi Einarsson skrifar Skoðun 85 milljarðar króna? – segðu okkur meira Elfar Kristinn H. Gunnarsson skrifar Skoðun Takk Vökudeild (nýburagjörgæslan) Guðmunda G Guðmundsdóttir skrifar Skoðun Flóra er ekki fjölbreytni.... Starri Heiðmarsson skrifar Skoðun Rautt kjöt: Goðsagnir og vanþekking Rajan Parrikar skrifar Skoðun Almannafé til stjórnmálasamtaka Haukur Arnþórsson skrifar Skoðun Trump, trans og eitt titrandi smáblóm… Arna Magnea Danks skrifar Skoðun Aðrar hliðar við að koma í heiminn Matthildur Björnsdóttir skrifar Skoðun Auðmjúkur forstjóri Isavia tekst á við forðunarhegðun Skúli Gunnar Sigfússon skrifar Skoðun Spörum í starfsmannakostnaði ríkisins Leifur Örn Leifsson skrifar Skoðun Áróður í boði SFS Elvar Friðriksson skrifar Skoðun Styrkir til Flokks fólksins Jón Steinar Gunnlaugsson skrifar Skoðun Erum við að borða nóg af rauðu kjöti? Aron Skúlason ,Hildur Leonardsdóttir skrifar Skoðun Aukum virðingu Alþingis, hættum þessum sandkassaleik! Þóra Andrésdóttir skrifar Skoðun Tré og flugvélar Jón Hörður Jónsson skrifar Skoðun Fátækt er eins og ryksuga sem sogar upp peninginn þinn, frítíma og sjálfstraust Sanna Magdalena Mörtudóttir skrifar Skoðun Hvers virði eru vísindi? Heiða María Sigurðardóttir,Erna Magnúsdóttir skrifar Skoðun Konungar markaðarins Eiríkur Ingi Magnússon skrifar Skoðun Er leikskólinn ekki meira virði? Bryndís Björk Eyþórsdóttir skrifar Skoðun Þjóðarátak í umönnun eldra fólks Einar Magnússon ,Þráinn Þorvaldsson skrifar Skoðun Að hengja bakara fyrir smið Rakel Linda Kristjánsdóttir skrifar Skoðun Opið bréf til undirbúningskjörbréfanefndar Alþingis skrifar Skoðun Hinn vandrataði vegur að starfslokum Ástríður Þórey Jónsdóttir skrifar Skoðun Stöndum vörð um menntun, farsæld og stuðning við börnin okkar Ása Lind Finnbogadóttir skrifar Skoðun Viltu koma að kenna? Hulda María Magnúsdóttir skrifar Skoðun Sagan að endurtaka sig í beinni Ingibjörg Þóra Haraldsdóttir skrifar Skoðun Hin heimtufreka kennarastétt Áslaug Pálsdóttir Ragnheiðardóttir skrifar Skoðun Hugmynd af barnum árið 2005 Halla Gunnarsdóttir skrifar Skoðun Yfir 3000 íbúðir á næstu árum Bragi Bjarnason 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.
Skoðun Hvað unga fólkið á Íslandi ætti að vera að læra í vetur – og hlutverk gervigreindar í kennslustofunni Sigvaldi Einarsson skrifar
Skoðun Fátækt er eins og ryksuga sem sogar upp peninginn þinn, frítíma og sjálfstraust Sanna Magdalena Mörtudóttir skrifar
Skoðun Stöndum vörð um menntun, farsæld og stuðning við börnin okkar Ása Lind Finnbogadóttir skrifar