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 Saga frá Svíþjóð - Lífskjör mælast ekki í vaxtaprósentum Berglind Ragnarsdóttir Skoðun Björgum okkur frá þeim sem ætla að bjarga þjóðinni frá sjálfri sér Þórður Snær Júlíusson Skoðun Ekki nóg að telja milljarðana: Árangur verður að mælast Eyþór Eðvarðsson Skoðun Kristján Loftsson og stalínistarnir Arngrímur Stefánsson Skoðun Þegar skattfé velur búsetu Hjálmar Bogi Hafliðason Skoðun Kynslóðaskipti í ferðaþjónustu: Ástríða dugar ekki ein og sér. Díana Mjöll Sveinsdóttir,Sveinn Sigurbjarnarson Skoðun Að þýða texta er ekki það sama og að búa til námsefni Bogi Ragnarsson Skoðun Lögreglan auglýsir eftir vilja löggjafans Elías Blöndal Guðjónsson Skoðun Lýðræði í skugga sérhagsmuna – sjálfseyðingarbarátta íslensks samfélags Sigurður Sigurðsson Skoðun Ofveiðin í ESB fyrir 500 árum Sigurjón Þórðarson Skoðun Skoðun Skoðun Uppgjör við víkinga öld elítunnar - Hvernig siðmenntuð þjóð rís upp úr sjálfskaparvíti spillingar Sigurður Sigurðsson skrifar Skoðun Getur Evrópusinni af hugsjón sannfært hrædda þjóð? Sigurjón Ólafsson skrifar Skoðun Frekjukallar fyrr og nú Arnar Sigurðsson skrifar Skoðun Forréttindafólk sem segir nei Margrét Guðmundsdóttir skrifar Skoðun Saga frá Svíþjóð - Lífskjör mælast ekki í vaxtaprósentum Berglind Ragnarsdóttir skrifar Skoðun Ekki nóg að telja milljarðana: Árangur verður að mælast Eyþór Eðvarðsson skrifar Skoðun Ljósmyndarinn á öld gervigreindar Kristján Logason skrifar Skoðun Þegar skattfé velur búsetu Hjálmar Bogi Hafliðason skrifar Skoðun Afmarkað vald er ekki endilega lítið vald Gunnar Ármannsson skrifar Skoðun Suðurland í sókn en Vegagerðin sker niður landsbyggðarstrætó skrifar Skoðun Þjóðarsjóðurinn okkar heitir Landsvirkjun. Erum við að ávaxta hann? Sigvaldi Einarsson skrifar Skoðun Lýðræði í skugga sérhagsmuna – sjálfseyðingarbarátta íslensks samfélags Sigurður Sigurðsson skrifar Skoðun Björgum okkur frá þeim sem ætla að bjarga þjóðinni frá sjálfri sér Þórður Snær Júlíusson skrifar Skoðun Kristján Loftsson og stalínistarnir Arngrímur Stefánsson skrifar Skoðun Ríkisstjórnir og fjölmiðlar Evrópu – sameinaðir í stuðningi við þjóðarmorð Hlynur Már Ragnheiðarson skrifar Skoðun Að þýða texta er ekki það sama og að búa til námsefni Bogi Ragnarsson skrifar Skoðun Ólafur Ragnar Grímsson og Cherry-picking Sigurður Kristinn Pálsson skrifar Skoðun Pílagrímaganga fyrir líkama og sál Sr. Arna Grétarsdóttir skrifar Skoðun Hatursorðræða á ekki heima í íþrótta- og æskulýðsstarfi Þóra Sigfríður Einarsdóttir,Kristín Skjaldardóttir,Eygló Ósk Gústafsdóttir skrifar Skoðun Lögreglan auglýsir eftir vilja löggjafans Elías Blöndal Guðjónsson skrifar Skoðun Kynslóðaskipti í ferðaþjónustu: Ástríða dugar ekki ein og sér. Díana Mjöll Sveinsdóttir,Sveinn Sigurbjarnarson skrifar Skoðun Kveðum niður gyðingahatur Guðmundur J. Guðmundsson skrifar Skoðun Almyrkvinn 2026 – besta áhorfssvæðið gæti verið heima hjá þér Dagbjartur Kr. Brynjarsson skrifar Skoðun Hvalfjarðarsveit kallar eftir samtali við Vegagerðina um umferðaröryggi Björn Bjarki Þorsteinsson skrifar Skoðun Tæknin kemur hratt - en ávinningurinn ekki sjálfkrafa Gísli Rafn Ólafsson skrifar Skoðun Óafsakanlegt, en ekki óleysanlegt Birgir Hrafn Birgisson skrifar Skoðun Ofveiðin í ESB fyrir 500 árum Sigurjón Þórðarson skrifar Skoðun Getum við gert betur fyrir íslensk heimili? Berglind Guðmundsdóttir skrifar Skoðun FIFA skapar nýja skúrka Bragi V. Bergmann skrifar Skoðun Vangaveltur Hörður Torfason 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.
Kynslóðaskipti í ferðaþjónustu: Ástríða dugar ekki ein og sér. Díana Mjöll Sveinsdóttir,Sveinn Sigurbjarnarson Skoðun
Lýðræði í skugga sérhagsmuna – sjálfseyðingarbarátta íslensks samfélags Sigurður Sigurðsson Skoðun
Skoðun Uppgjör við víkinga öld elítunnar - Hvernig siðmenntuð þjóð rís upp úr sjálfskaparvíti spillingar Sigurður Sigurðsson skrifar
Skoðun Þjóðarsjóðurinn okkar heitir Landsvirkjun. Erum við að ávaxta hann? Sigvaldi Einarsson skrifar
Skoðun Lýðræði í skugga sérhagsmuna – sjálfseyðingarbarátta íslensks samfélags Sigurður Sigurðsson skrifar
Skoðun Björgum okkur frá þeim sem ætla að bjarga þjóðinni frá sjálfri sér Þórður Snær Júlíusson skrifar
Skoðun Ríkisstjórnir og fjölmiðlar Evrópu – sameinaðir í stuðningi við þjóðarmorð Hlynur Már Ragnheiðarson skrifar
Skoðun Hatursorðræða á ekki heima í íþrótta- og æskulýðsstarfi Þóra Sigfríður Einarsdóttir,Kristín Skjaldardóttir,Eygló Ósk Gústafsdóttir skrifar
Skoðun Kynslóðaskipti í ferðaþjónustu: Ástríða dugar ekki ein og sér. Díana Mjöll Sveinsdóttir,Sveinn Sigurbjarnarson skrifar
Skoðun Almyrkvinn 2026 – besta áhorfssvæðið gæti verið heima hjá þér Dagbjartur Kr. Brynjarsson skrifar
Skoðun Hvalfjarðarsveit kallar eftir samtali við Vegagerðina um umferðaröryggi Björn Bjarki Þorsteinsson skrifar
Kynslóðaskipti í ferðaþjónustu: Ástríða dugar ekki ein og sér. Díana Mjöll Sveinsdóttir,Sveinn Sigurbjarnarson Skoðun
Lýðræði í skugga sérhagsmuna – sjálfseyðingarbarátta íslensks samfélags Sigurður Sigurðsson Skoðun