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 Góðvild er ekki stefna Elliði Vignisson Skoðun Ættarnöfn í nýju ljósi: álit umboðsmanns Alþingis Marteinn Jónasson Skoðun 7 er ekki lengur 7 Hólmfríður Jennýjar Árnadóttir,Álfhildur Leifsdóttir Skoðun Hugrenningar í kjölfar sýknudóms í Landsrétti Helgi Gunnlaugsson Skoðun Íslendingar kusu fátækt og einangrun þann 29. ágúst 2026 Jón Frímann Jónsson Skoðun Lífeyrissjóðs tekjur og skerðing ellilífeyris Sigurður Tómas Garðarsson Skoðun Gíraffaheilkennið þvert á flokka Bjarni Karlsson Skoðun Íslenskunám í starfi er sameiginleg ábyrgð Rebekka Levin,Heiða Björk Vignisdóttir Skoðun Verstfirðir eða Bestfirðir? Erna Lea Bergsteinsdóttir Skoðun Hefur eftirlitsstofnun ríkisins misst sjónar á velferð barna? Anna Margrét Hrólfsdóttir,Elsa Dögg Benjamínsdóttir,Fríður Pétursdóttir,Guðlaugur Kristmundsson,María Dröfn Egilsdóttir,Sigurgeir B. Þórisson Skoðun Skoðun Skoðun Sátt um hvað? Ofbeldi er ekki ágreiningur Inga Valgerður Henriksen Bergdal skrifar Skoðun Er samþykki skálkaskjól fyrir skepnuskap ? Magnea Marinósdóttir skrifar Skoðun Ósýnileg hamlandi einkenni – þegar baráttan sést ekki Sigrún Heimisdóttir skrifar Skoðun Íslendingar kusu fátækt og einangrun þann 29. ágúst 2026 Jón Frímann Jónsson skrifar Skoðun Innviðirnir verða að ráða hraðanum Eggert Guðmundsson skrifar Skoðun Falleinkunn fyrir Heima-dæmi Sigurður Sævarsson skrifar Skoðun 7 er ekki lengur 7 Hólmfríður Jennýjar Árnadóttir,Álfhildur Leifsdóttir skrifar Skoðun Þegar sátt er ekki lausnin – hvaða aðrar leiðir eru færar? Kristín Skjaldardóttir,Þóra Sigfríður Einarsdóttir skrifar Skoðun Margt smátt Sigurður Líndal Þórisson skrifar Skoðun Lífeyrissjóðs tekjur og skerðing ellilífeyris Sigurður Tómas Garðarsson skrifar Skoðun Stígum inn, konur eiga ekki að þurfa að herða sig Jakob Tryggvason skrifar Skoðun Verkin fylgja, varla fé Magnús Magnússon skrifar Skoðun Þrjú lögregluembætti – á hvaða forsendum? Björn Bjarki Þorsteinsson skrifar Skoðun Ríkisútvarpið og hlutverk þess skrifar Skoðun Leyndinni loks aflétt Jón Pétur Zimsen skrifar Skoðun Vaxtabætur hverfa þegar vextirnir bíta mest Magnea Gná Jóhannsdóttir skrifar Skoðun Hugrenningar í kjölfar sýknudóms í Landsrétti Helgi Gunnlaugsson skrifar Skoðun Þegar unga kynslóðin missir trúna á framtíðina Gestur Valgarðsson skrifar Skoðun Ættarnöfn í nýju ljósi: álit umboðsmanns Alþingis Marteinn Jónasson skrifar Skoðun Hvar var rannsóknarblaðamennskan? Theódór S. Halldórsson skrifar Skoðun Er náttúrupassinn áhættunnar virði? Valdís María Smáradóttir skrifar Skoðun Keisarinn er ekki í fötum! Hjördís Guðný Guðmundsdóttir skrifar Skoðun Gíraffaheilkennið þvert á flokka Bjarni Karlsson skrifar Skoðun Verstfirðir eða Bestfirðir? Erna Lea Bergsteinsdóttir skrifar Skoðun Íslenskunám í starfi er sameiginleg ábyrgð Rebekka Levin,Heiða Björk Vignisdóttir skrifar Skoðun Hversu marga dökka sérðu á myndinni? Óskar Steinn Ómarsson skrifar Skoðun Ritskoðun fjölmiðlanefndar? Hallmundur Albertsson skrifar Skoðun Hefur eftirlitsstofnun ríkisins misst sjónar á velferð barna? Anna Margrét Hrólfsdóttir,Elsa Dögg Benjamínsdóttir,Fríður Pétursdóttir,Guðlaugur Kristmundsson,María Dröfn Egilsdóttir,Sigurgeir B. Þórisson skrifar Skoðun Fleyg ummæli á Alþingi! Steingrímur Jónsson skrifar Skoðun Leikskóli á að vera réttur allra barna Dagur B. Eggertsson 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.
Hefur eftirlitsstofnun ríkisins misst sjónar á velferð barna? Anna Margrét Hrólfsdóttir,Elsa Dögg Benjamínsdóttir,Fríður Pétursdóttir,Guðlaugur Kristmundsson,María Dröfn Egilsdóttir,Sigurgeir B. Þórisson Skoðun
Skoðun Þegar sátt er ekki lausnin – hvaða aðrar leiðir eru færar? Kristín Skjaldardóttir,Þóra Sigfríður Einarsdóttir skrifar
Skoðun Íslenskunám í starfi er sameiginleg ábyrgð Rebekka Levin,Heiða Björk Vignisdóttir skrifar
Skoðun Hefur eftirlitsstofnun ríkisins misst sjónar á velferð barna? Anna Margrét Hrólfsdóttir,Elsa Dögg Benjamínsdóttir,Fríður Pétursdóttir,Guðlaugur Kristmundsson,María Dröfn Egilsdóttir,Sigurgeir B. Þórisson skrifar
Hefur eftirlitsstofnun ríkisins misst sjónar á velferð barna? Anna Margrét Hrólfsdóttir,Elsa Dögg Benjamínsdóttir,Fríður Pétursdóttir,Guðlaugur Kristmundsson,María Dröfn Egilsdóttir,Sigurgeir B. Þórisson Skoðun