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 Hver stjórnar ríkisstjórn Kristrúnar Frostadóttur? Júlíus Valsson Skoðun Gögnin á borðið Steindór Þórarinsson Skoðun Bíddu! Erum við ekki að kjósa um það sama? Yngvi Ómar Sigrúnarson Skoðun Röng spurning í réttri umræðu Hjálmar Bogi Hafliðason Skoðun Ég hélt að ég vissi hvað fullveldi væri Hilmar Kristinsson Skoðun Börn fá aðeins eina bernsku Hólmfríður Jennýjar Árnadóttir Skoðun Aukin gjaldtaka vinnur gegn dreifingu ferðamanna Sara Sigmundsdóttir Skoðun Vönduð hönnun er ábyrg uppbygging Björg Torfadóttir Skoðun Markaðsverð raforku í áttfalt heimilisverð Símon Einarsson Skoðun Spyrjið ykkur: Fyrir hvern vinnur íslenska krónan? Þórður Snær Júlíusson Skoðun Skoðun Skoðun Stóra spurningin um íslenskt fiskeldi Björn Hembre,Daníel Jakobsson,Vidar Aspehaug skrifar Skoðun Bíddu! Erum við ekki að kjósa um það sama? Yngvi Ómar Sigrúnarson skrifar Skoðun Hver stjórnar ríkisstjórn Kristrúnar Frostadóttur? Júlíus Valsson skrifar Skoðun Vantar okkur líka lesefni sem börn hafa áhuga á að velja sjálf? Birgir Hrafn Birgisson skrifar Skoðun Verum góð við hvort annað Eva Pandora Baldursdóttir skrifar Skoðun Ég hélt að ég vissi hvað fullveldi væri Hilmar Kristinsson skrifar Skoðun Umburðarlyndið sem geltir Sveinn Kristjánsson skrifar Skoðun Börn fá aðeins eina bernsku Hólmfríður Jennýjar Árnadóttir skrifar Skoðun Gögnin á borðið Steindór Þórarinsson skrifar Skoðun Röng spurning í réttri umræðu Hjálmar Bogi Hafliðason skrifar Skoðun Vönduð hönnun er ábyrg uppbygging Björg Torfadóttir skrifar Skoðun Markaðsverð raforku í áttfalt heimilisverð Símon Einarsson skrifar Skoðun Aukin gjaldtaka vinnur gegn dreifingu ferðamanna Sara Sigmundsdóttir skrifar Skoðun Svíkjum ekki gerða samninga Bragi Bjarnason skrifar Skoðun Danir ætla að verja Grænland Arnór Sigurjónsson skrifar Skoðun Já eða nei? Kosningar 29. ágúst 2026 Grétar H. Óskarsson skrifar Skoðun Þegar innviðaskuldin gjaldfellir samfélagssáttmálann Sigurður Sigurðsson skrifar Skoðun Ekki sjá eftir atkvæðinu þínu! Arnar Steinn Þórarinsson skrifar Skoðun Símafriður er kominn til að vera og það er fagnaðarefni Atli Þór Jóhannsson,Hermann Arnar Austmar,Dagný Hróbjartsdóttir,Héðinn Svarfdal Björnsson,Karen Kristine Pye,Kristófer Nökkvi Sigurðsson,Kristín Ólöf Grétarsdóttir,Salka Hauksdóttir,Sigvaldi Egill Lárusson,Stefán Þór Helgason,Stefán Karl Snorrason skrifar Skoðun Er sanngjarnt að almenningssamgöngur á landsbyggðinni séu skertar? Halla Hrund Logadóttir skrifar Skoðun Í kjörklefanum erum við ein Jón Steindór Valdimarsson skrifar Skoðun Sævar Helgi horfir heima Atli Viðar Thorstensen skrifar Skoðun Skiptir stærðin máli? Páll Rafnar Þorsteinsson skrifar Skoðun Samvinna auðlindagreina styrkir allra hag Þorsteinn Másson skrifar Skoðun Ekki ert þú nú mikill maður Kristján Loftsson Kristján Logason skrifar Skoðun Spyrjið ykkur: Fyrir hvern vinnur íslenska krónan? Þórður Snær Júlíusson skrifar Skoðun Þjóðarvarnarráðið hefur verið kallað saman af minna tilefni! Davíð Bergmann skrifar Skoðun Orðspor og ímynd bíður hnekki Haukur Hinriksson skrifar Skoðun Stafrænt fullveldi er ekki frönsk sérviska Þorsteinn Siglaugsson skrifar Skoðun Gervigreind á ekki að hugsa fyrir okkur Helgi S. Karlsson 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 Vantar okkur líka lesefni sem börn hafa áhuga á að velja sjálf? Birgir Hrafn Birgisson skrifar
Skoðun Símafriður er kominn til að vera og það er fagnaðarefni Atli Þór Jóhannsson,Hermann Arnar Austmar,Dagný Hróbjartsdóttir,Héðinn Svarfdal Björnsson,Karen Kristine Pye,Kristófer Nökkvi Sigurðsson,Kristín Ólöf Grétarsdóttir,Salka Hauksdóttir,Sigvaldi Egill Lárusson,Stefán Þór Helgason,Stefán Karl Snorrason skrifar
Skoðun Er sanngjarnt að almenningssamgöngur á landsbyggðinni séu skertar? Halla Hrund Logadóttir skrifar