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 Frá nauðungarsölum til 5 milljarða í arð á ári Jón Ferdínand Estherarson,Guðný Benediktsdóttir,Yngvi Ómar Sigrúnarson Skoðun Hvað gerist ef meirihlutinn segir „já“ í sumar? Jón Pétur Zimsen Skoðun Halldór 14.03.2026 Agnar Már Másson Halldór Er skólafólk ómarktækt? Hólmfríður Jennýjar Árnadóttir Skoðun Ábyrgðarleysi í fiskeldi undir formerkjum uppbyggingar Björn Gunnar Jónsson Skoðun Hjúkrunarfræðingurinn sem skuldar meira, græðir helling og vill kíkja í pakka Haraldur Ólafsson Skoðun Er óheppni hjúkrunarfræðingurinn raunverulega óheppinn? Eggert Sigurbergsson Skoðun Það er gott að hafa „góðar tengingar“ í Kópavogi. 2 af 4. Theodóra S. Þorsteinsdóttir Skoðun Enn og aftur, Alma Möller Arnar Helgi Lárusson Skoðun Handjárn eða heilbrigð tengsl Sigurður Árni Reynisson Skoðun Skoðun Skoðun Er óheppni hjúkrunarfræðingurinn raunverulega óheppinn? Eggert Sigurbergsson skrifar Skoðun Það er gott að hafa „góðar tengingar“ í Kópavogi. 2 af 4. Theodóra S. Þorsteinsdóttir skrifar Skoðun Handjárn eða heilbrigð tengsl Sigurður Árni Reynisson skrifar Skoðun Er skólafólk ómarktækt? Hólmfríður Jennýjar Árnadóttir skrifar Skoðun Frá nauðungarsölum til 5 milljarða í arð á ári Jón Ferdínand Estherarson,Guðný Benediktsdóttir,Yngvi Ómar Sigrúnarson skrifar Skoðun Ábyrgðarleysi í fiskeldi undir formerkjum uppbyggingar Björn Gunnar Jónsson skrifar Skoðun Hvað gerist ef meirihlutinn segir „já“ í sumar? Jón Pétur Zimsen skrifar Skoðun Kerfið er brotið af því þú þolir það þannig Anna Bergþórsdóttir skrifar Skoðun Til leiðtoga í stjórnmálum og stjórnsýslu: Málefni barna og ungmenna Þóra Björg Jónsdóttir skrifar Skoðun Skerðing í Kópavogi Stefán Vilbergsson skrifar Skoðun Sigurvíma Trump Hannes Örn Blandon skrifar Skoðun Hesturinn í umferðinni Ólafur Gestur Arnalds skrifar Skoðun Hvað er eldsneytið þitt? Sigrún Þóra Sveinsdóttir skrifar Skoðun Er ESB „hnignunarbandalag“? Jean-Rémi Chareyre skrifar Skoðun Heppni hjúkrunarfræðingurinn sem á að græða helling Berglind Guðmundsdóttir skrifar Skoðun Davíð kvaddur Ámundi Loftsson skrifar Skoðun Hvað gerðist með „sérlausn“ Írlands? Erna Bjarnadóttir skrifar Skoðun Kennsla í skugga skráninga Sóldís Birta Reynisdóttir skrifar Skoðun Hvað hefur oddviti Framsóknar í Kópavogi að fela? Theodóra Þorsteinsdóttir skrifar Skoðun Loftslagspólitík sem gagnast bændum Jóhann Páll Jóhannsson skrifar Skoðun Þorgerður Katrín treystir ekki þjóðinni Hjörvar Sigurðsson skrifar Skoðun Kaþólska kirkjan og uppbygging íslensks heilbrigðiskerfis Árni Már Jensson skrifar Skoðun Kópavogsleiðin er merkilegt fyrirbæri Tinna Gunnur Bjarnadóttir skrifar Skoðun Ófrjósemi og andleg líðan Ástdís Pálsdóttir Bang skrifar Skoðun Til hamingju, Kópavogsbúar – þið eigið von á góðu! Elísabet Sveinsdóttir skrifar Skoðun Við erum að taka hlutverkin frá eldra fólki Rannveig Tenchi Ernudóttir skrifar Skoðun Að byggja upp samfélagslegt umboð í afskekktum samfélögum: Hvernig ábyrgt fiskeldi styrkir Vestfirðina Daníel Jakobsson skrifar Skoðun Hvernig verjum við Ísland? Finnur Beck skrifar Skoðun Enn og aftur, Alma Möller Arnar Helgi Lárusson skrifar Skoðun Reikniskekkja Viðreisnar í Kópavogi Orri Vignir Hlöðversson 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.
Frá nauðungarsölum til 5 milljarða í arð á ári Jón Ferdínand Estherarson,Guðný Benediktsdóttir,Yngvi Ómar Sigrúnarson Skoðun
Hjúkrunarfræðingurinn sem skuldar meira, græðir helling og vill kíkja í pakka Haraldur Ólafsson Skoðun
Skoðun Það er gott að hafa „góðar tengingar“ í Kópavogi. 2 af 4. Theodóra S. Þorsteinsdóttir skrifar
Skoðun Frá nauðungarsölum til 5 milljarða í arð á ári Jón Ferdínand Estherarson,Guðný Benediktsdóttir,Yngvi Ómar Sigrúnarson skrifar
Skoðun Til leiðtoga í stjórnmálum og stjórnsýslu: Málefni barna og ungmenna Þóra Björg Jónsdóttir skrifar
Skoðun Að byggja upp samfélagslegt umboð í afskekktum samfélögum: Hvernig ábyrgt fiskeldi styrkir Vestfirðina Daníel Jakobsson skrifar
Frá nauðungarsölum til 5 milljarða í arð á ári Jón Ferdínand Estherarson,Guðný Benediktsdóttir,Yngvi Ómar Sigrúnarson Skoðun
Hjúkrunarfræðingurinn sem skuldar meira, græðir helling og vill kíkja í pakka Haraldur Ólafsson Skoðun