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 Virðing fyrir kennurum eykur árangur nemenda Íris E. Gísladóttir Skoðun Hvers virði er innbúið? Hrefna Kristín Jónsdóttir Skoðun Viljum við semja frið við náttúruna? Harpa Fönn Sigurjónsdóttir Skoðun Afleysing fyrir kennara í Hafnarfirði - tvítug með hreint sakavottorð Kristín Björnsdóttir Skoðun Kirkjusókn ungra drengja Ása Lind Finnbogadóttir Skoðun Að eitra Hvalfjörð Haraldur Eiríksson Skoðun Keyrt í gagnstæðar áttir við Vonarstræti Ólafur Stephensen Skoðun Ógnir við öryggi kvenna í sundi, fangelsi og íþróttum Auður Magndís Auðardóttir Skoðun Vigdís og Súðavík Ásta F. Flosadóttir Skoðun Elskar þú að taka til? Þóra Geirlaug Bjartmarsdóttir Skoðun Skoðun Skoðun Hvers virði er innbúið? Hrefna Kristín Jónsdóttir skrifar Skoðun Viljum við semja frið við náttúruna? Harpa Fönn Sigurjónsdóttir skrifar Skoðun Virðing fyrir kennurum eykur árangur nemenda Íris E. Gísladóttir skrifar Skoðun Hinn dökki fíll í rými jafnréttis Matthildur Björnsdóttir skrifar Skoðun Í tilefni af kjaradeilu FÍL og LR vegna listamanna í Borgarleikhúsinu Hrafnhildur Theodórsdóttir skrifar Skoðun Keyrt í gagnstæðar áttir við Vonarstræti Ólafur Stephensen skrifar Skoðun Rannsóknir í Hvalfirði skapa enga hættu Salome Hallfreðsdóttir skrifar Skoðun Hagsmunasamtök ESB gegn togveiðum: Hvað er í húfi fyrir Ísland? Svanur Guðmundsson skrifar Skoðun Litla flugan Rebekka Hlín Rúnarsdóttir skrifar Skoðun Um jarðgöng, ráðherra og blaðamenn Jónína Brynjólfsdóttir skrifar Skoðun Elskar þú að taka til? Þóra Geirlaug Bjartmarsdóttir skrifar Skoðun Gervigreind, fordómar og siðferði – nýir tímar, ný viðmið Sigvaldi Einarsson skrifar Skoðun Kirkjusókn ungra drengja Ása Lind Finnbogadóttir skrifar Skoðun Vigdís og Súðavík Ásta F. Flosadóttir skrifar Skoðun Heimskan í Hvíta húsinu – forðumst smit Halldór Reynisson skrifar Skoðun Ég á lítinn skrítinn skugga – langtímaáhrif krabbameina Hulda Hjálmarsdóttir skrifar Skoðun Traustur leiðtogi með fjölbreytta reynslu Hjörtur J. Guðmundsson skrifar Skoðun Sameiginleg markmið en ólíkar þarfir Halla Þorvaldsdóttir skrifar Skoðun Hver verður flottust við þingsetningu? Diljá Mist Einarsdóttir skrifar Skoðun Vítisfjörður Guðni Ársæll Indriðason skrifar Skoðun Haukur Arnþórsson og misskilningur hans um hæfi Sigurjóns Þórðarsonar Þórólfur Júlían Dagsson skrifar Skoðun Tíminn er núna Ugla Stefanía Kristjönudóttir Jónsdóttir skrifar Skoðun Slæmt hjónaband Rakel Linda Kristjánsdóttir skrifar Skoðun Hinir heimsku Ólympíuleikar Rajan Parrikar skrifar Skoðun Að eitra Hvalfjörð Haraldur Eiríksson skrifar Skoðun Á að leyfa starfsfólki að staðna? Jón Jósafat Björnsson skrifar Skoðun Fórnarlömb falsfrétta? Helgi Brynjarsson skrifar Skoðun Afleysing fyrir kennara í Hafnarfirði - tvítug með hreint sakavottorð Kristín Björnsdóttir skrifar Skoðun Ógnir við öryggi kvenna í sundi, fangelsi og íþróttum Auður Magndís Auðardóttir skrifar Skoðun Verkföll kennara 2.0 – Leið úr ógöngum? Ragnar Þór Pétursson 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.
Afleysing fyrir kennara í Hafnarfirði - tvítug með hreint sakavottorð Kristín Björnsdóttir Skoðun
Skoðun Í tilefni af kjaradeilu FÍL og LR vegna listamanna í Borgarleikhúsinu Hrafnhildur Theodórsdóttir skrifar
Skoðun Hagsmunasamtök ESB gegn togveiðum: Hvað er í húfi fyrir Ísland? Svanur Guðmundsson skrifar
Skoðun Haukur Arnþórsson og misskilningur hans um hæfi Sigurjóns Þórðarsonar Þórólfur Júlían Dagsson skrifar
Skoðun Afleysing fyrir kennara í Hafnarfirði - tvítug með hreint sakavottorð Kristín Björnsdóttir skrifar
Afleysing fyrir kennara í Hafnarfirði - tvítug með hreint sakavottorð Kristín Björnsdóttir Skoðun