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 Hvernig er þetta með erfðafjárskattinn? Jóhann Óli Eiðsson Skoðun Meira fjármagn til Rússlands en Úkraínu Hjörtur J. Guðmundsson Skoðun Fráflæðisvandi Landspítala kostar samfélagið yfir 3 milljarða á hverju ári Heiða Lind Baldvinsdóttir, Steinn Thoroddsen Halldórsson og Eva Hrund Hlynsdóttir Skoðun Opið bréf til Kristrúnar Frostadóttur, forsætisráðherra Íslands Daði Rafnsson,Haukur Magnússon,Kristján Vigfússon,Margrét Manda Jónsdóttir,Martin Swift Skoðun Á milli heima: blætisvæðing erlendra kvenna, klámdrifin viðhorf og stafrænt ofbeldi á Íslandi Mahdya Malik Skoðun Tómstundamenntun sem meðferðarúrræði Brynja Dögg Árnadóttir Skoðun Hættuleg hegðun Jón Pétur Zimsen Skoðun Væri Albert ekki frægur, íslenskur íþróttamaður Drífa Snædal Skoðun Hvers vegna er RÚV eitt um að sýna í verki andstöðu okkar gegn þjóðarmorðinu á Gaza? Björn B. Björnsson Skoðun Hverjir hagnast á húsnæðisvandanum? – Ungt fólk er blekkt og tíminn að renna út Arnar Helgi Lárusson Skoðun Skoðun Skoðun Tómstundamenntun sem meðferðarúrræði Brynja Dögg Árnadóttir skrifar Skoðun Partíið er búið – allir þurfa að fóta sig í breyttum heimi Erna Bjarnadóttir skrifar Skoðun „Stuttflutt“ Auður Kjartansdóttir skrifar Skoðun Landssamband smábátaeigenda 40 ára – hverju hefur baráttan skilað? Kjartan Páll Sveinsson,Örn Pálsson skrifar Skoðun Frá séreignarstefnu til fjárfestingarmarkaðar: hvað fór úrskeiðis? Yngvi Ómar Sigrúnarson skrifar Skoðun Íslenska til sýnis – Icelandic for display Matthías Aron Ólafsson skrifar Skoðun Opið bréf til Kristrúnar Frostadóttur, forsætisráðherra Íslands Daði Rafnsson,Haukur Magnússon,Kristján Vigfússon,Margrét Manda Jónsdóttir,Martin Swift skrifar Skoðun Skekkjan á fjölmiðlamarkaði: Ríkisrisinn og raunveruleikinn Herdís Dröfn Fjeldsted skrifar Skoðun Hvernig er þetta með erfðafjárskattinn? Jóhann Óli Eiðsson skrifar Skoðun Hverjir hagnast á húsnæðisvandanum? – Ungt fólk er blekkt og tíminn að renna út Arnar Helgi Lárusson skrifar Skoðun Hafnarfjörður í blóma: Sókn og stöðugleiki Guðbjörg Oddný Jónasdóttir skrifar Skoðun Hugmynd um að loka glufu - tilgangurinn helgar sennilega meðalið skrifar Skoðun Börnin okkar þurfa meira en dýrt parket og snaga úr epal Jóhann Ingi Óskarsson skrifar Skoðun Vegið að eigin veski Steinþór Ólafur Guðrúnarson skrifar Skoðun Könnun sýnir að almenningur er fylgjandi stjórnvaldsaðgerðum gegn ofþyngd og offitu barna Sigrún Elva Einarsdóttir skrifar Skoðun „Það er kalt á toppnum“ – félagsleg einangrun og afreksíþróttafólk Líney Úlfarsdóttir,Svavar Knútur skrifar Skoðun Á milli heima: blætisvæðing erlendra kvenna, klámdrifin viðhorf og stafrænt ofbeldi á Íslandi Mahdya Malik skrifar Skoðun Hættuleg hegðun Jón Pétur Zimsen skrifar Skoðun Þú eykur ekki tekjurnar þínar með því að taka lán Jón Ingi Hákonarson skrifar Skoðun Sjálfboðaliðar - Til hamingju með daginn! Sigurður Eyjólfur Sigurjónsson skrifar Skoðun Meira fjármagn til Rússlands en Úkraínu Hjörtur J. Guðmundsson skrifar Skoðun Lögmaður á villigötum – eða hvað? Agnar Þór Guðmundsson skrifar Skoðun Falleg herferð - Tómur kross Hilmar Kristinsson skrifar Skoðun Velferðarkerfi eða velferð kerfisins? Jódís Helga Káradóttir skrifar Skoðun Ríkisstjórnin bregst fólkinu í landinu Helgi Héðinsson skrifar Skoðun Gera framtíðarnefnd varanlega! Damien Degeorges skrifar Skoðun Réttur brotinn á fötluðu fólki með fjárhagsáætlun Reykjavíkurborgar Alma Ýr Ingólfsdóttir skrifar Skoðun Hvað þarftu að vera mikils virði til að fá skattaafslátt? Þórður Snær Júlíusson skrifar Skoðun Lögmaður á villigötum Magnús M. Norðdahl skrifar Skoðun Hvers vegna er RÚV eitt um að sýna í verki andstöðu okkar gegn þjóðarmorðinu á Gaza? Björn B. Björnsson 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.
Fráflæðisvandi Landspítala kostar samfélagið yfir 3 milljarða á hverju ári Heiða Lind Baldvinsdóttir, Steinn Thoroddsen Halldórsson og Eva Hrund Hlynsdóttir Skoðun
Opið bréf til Kristrúnar Frostadóttur, forsætisráðherra Íslands Daði Rafnsson,Haukur Magnússon,Kristján Vigfússon,Margrét Manda Jónsdóttir,Martin Swift Skoðun
Á milli heima: blætisvæðing erlendra kvenna, klámdrifin viðhorf og stafrænt ofbeldi á Íslandi Mahdya Malik Skoðun
Hvers vegna er RÚV eitt um að sýna í verki andstöðu okkar gegn þjóðarmorðinu á Gaza? Björn B. Björnsson Skoðun
Hverjir hagnast á húsnæðisvandanum? – Ungt fólk er blekkt og tíminn að renna út Arnar Helgi Lárusson Skoðun
Skoðun Landssamband smábátaeigenda 40 ára – hverju hefur baráttan skilað? Kjartan Páll Sveinsson,Örn Pálsson skrifar
Skoðun Frá séreignarstefnu til fjárfestingarmarkaðar: hvað fór úrskeiðis? Yngvi Ómar Sigrúnarson skrifar
Skoðun Opið bréf til Kristrúnar Frostadóttur, forsætisráðherra Íslands Daði Rafnsson,Haukur Magnússon,Kristján Vigfússon,Margrét Manda Jónsdóttir,Martin Swift skrifar
Skoðun Skekkjan á fjölmiðlamarkaði: Ríkisrisinn og raunveruleikinn Herdís Dröfn Fjeldsted skrifar
Skoðun Hverjir hagnast á húsnæðisvandanum? – Ungt fólk er blekkt og tíminn að renna út Arnar Helgi Lárusson skrifar
Skoðun Könnun sýnir að almenningur er fylgjandi stjórnvaldsaðgerðum gegn ofþyngd og offitu barna Sigrún Elva Einarsdóttir skrifar
Skoðun „Það er kalt á toppnum“ – félagsleg einangrun og afreksíþróttafólk Líney Úlfarsdóttir,Svavar Knútur skrifar
Skoðun Á milli heima: blætisvæðing erlendra kvenna, klámdrifin viðhorf og stafrænt ofbeldi á Íslandi Mahdya Malik skrifar
Skoðun Réttur brotinn á fötluðu fólki með fjárhagsáætlun Reykjavíkurborgar Alma Ýr Ingólfsdóttir skrifar
Skoðun Hvers vegna er RÚV eitt um að sýna í verki andstöðu okkar gegn þjóðarmorðinu á Gaza? Björn B. Björnsson skrifar
Fráflæðisvandi Landspítala kostar samfélagið yfir 3 milljarða á hverju ári Heiða Lind Baldvinsdóttir, Steinn Thoroddsen Halldórsson og Eva Hrund Hlynsdóttir Skoðun
Opið bréf til Kristrúnar Frostadóttur, forsætisráðherra Íslands Daði Rafnsson,Haukur Magnússon,Kristján Vigfússon,Margrét Manda Jónsdóttir,Martin Swift Skoðun
Á milli heima: blætisvæðing erlendra kvenna, klámdrifin viðhorf og stafrænt ofbeldi á Íslandi Mahdya Malik Skoðun
Hvers vegna er RÚV eitt um að sýna í verki andstöðu okkar gegn þjóðarmorðinu á Gaza? Björn B. Björnsson Skoðun
Hverjir hagnast á húsnæðisvandanum? – Ungt fólk er blekkt og tíminn að renna út Arnar Helgi Lárusson Skoðun