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 Er Þórarinn Tyrfings nýja framtíð Vogs? Bergþóra Haralds Eiðsdóttir Skoðun Hvað segja gögnin í raun um ásakanir á hendur séra Friðriki Theódór S. Halldórsson Skoðun Er gervigreindin spegill mannkyns Kristján Logason Skoðun Tólf ára ákvað ég að gera bíó Arnar Benjamín Kristjánsson Skoðun Það er sárt að tapa kosningum Heimir Már Pétursson Skoðun Þegar reglurnar gilda ekki jafnt Ágúst Karlsson Skoðun Utanríkisstefna án ábyrgðar? Erna Bjarnadóttir Skoðun Er enn þess virði að leggja á sig langt háskólanám? Gunnar Alexander Ólafsson Skoðun Hver verndar velferð barna þegar náttúran blandar kynjunum? Jón Þór Ólafsson Skoðun PISA-skellur en hvað svo? Inga Sæland Skoðun Skoðun Skoðun Er gervigreindin spegill mannkyns Kristján Logason skrifar Skoðun Er Þórarinn Tyrfings nýja framtíð Vogs? Bergþóra Haralds Eiðsdóttir skrifar Skoðun Tólf ára ákvað ég að gera bíó Arnar Benjamín Kristjánsson skrifar Skoðun Hvað segja gögnin í raun um ásakanir á hendur séra Friðriki Theódór S. Halldórsson skrifar Skoðun Það er sárt að tapa kosningum Heimir Már Pétursson skrifar Skoðun Er enn þess virði að leggja á sig langt háskólanám? Gunnar Alexander Ólafsson skrifar Skoðun Engin fjölskylda á að þurfa að standa ein Eydís Ásbjörnsdóttir skrifar Skoðun Þegar reglurnar gilda ekki jafnt Ágúst Karlsson skrifar Skoðun Utanríkisstefna án ábyrgðar? Erna Bjarnadóttir skrifar Skoðun Heiður hússins: Um kynferðisofbeldi í nánum samböndum Hrafnhildur Kjerúlf Sigmarsdóttir skrifar Skoðun PISA-skellur en hvað svo? Inga Sæland skrifar Skoðun Hver verndar velferð barna þegar náttúran blandar kynjunum? Jón Þór Ólafsson skrifar Skoðun Einhliða bergmálshellir og heimildir sem hrynja Lilja Benatov Hjartar skrifar Skoðun KEMUR TÓLFAN? Hilmar Jökull Stefánsson skrifar Skoðun Ábyrgðinni má ekki útvista til tækninnar Karen Ósk Nielsen Björnsdóttir skrifar Skoðun Gervigreindin kaupir ekki það sem hún skilur ekki Jens Gunnarsson skrifar Skoðun Fólkið á bak við öruggt flug Elísabet Heiða Valdemarsdóttir skrifar Skoðun Fjöldi opinberra starfsmanna - deilt um keisarans skegg Ingvar Freyr Ingvarsson skrifar Skoðun Stafrænt heilbrigðiskerfið byggt á skilvirkni Hilmar Ingimundarson skrifar Skoðun Hvað þarf barn í grunnskóla að kunna til að fá 10 í grunnskóla? Þorsteinn Mar Gunnlaugsson skrifar Skoðun Reykjalundur endurhæfir – Endurhæfum Reykjalund Svana Helen Björnsdóttir skrifar Skoðun Að ganga út eða ganga inn Indriði Þröstur Gunnlaugsson skrifar Skoðun Gulur september: Helst góð geðheilsa í hendur við góða stjórnun? Katrín Þrastardóttir skrifar Skoðun Aðgerðaáætlunin er til, en hvar stöndum við? Sigurlín Margrét Sigurðardóttir skrifar Skoðun Af indíánum og kúrekum Guðrún Jónsdóttir skrifar Skoðun Icelandair: Hver á flugfélagið og hver vill kaupa það? Gestur Valgarðsson skrifar Skoðun Áskorun til heilbrigðisráðherra Ásgrímur Grétar Jörundsson skrifar Skoðun Samræðusiðfræði og sálgæsla Ása Lind Finnbogadóttir skrifar Skoðun Þegar landsframleiðsla dugar ekki Sigurður Sigurðsson skrifar Skoðun Fáfræði, fordómar og fimm flokkar Hjálmtýs Lilja Benatov Hjartar 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 Heiður hússins: Um kynferðisofbeldi í nánum samböndum Hrafnhildur Kjerúlf Sigmarsdóttir skrifar
Skoðun Hvað þarf barn í grunnskóla að kunna til að fá 10 í grunnskóla? Þorsteinn Mar Gunnlaugsson skrifar
Skoðun Gulur september: Helst góð geðheilsa í hendur við góða stjórnun? Katrín Þrastardóttir skrifar