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 Bönnum íþróttamót barna fyrir kl. 10 um helgar Diljá Mist Einarsdóttir Skoðun Eignarhaldsfélag Ingu og hirðin hennar Davíð Bergmann Skoðun Opið bréf til Ingu Sæland Ragnar Erling Hermannsson Skoðun Agaleysi í íslenskum skólum - Kennarar þurfa valdið til baka Sigrún Ólöf Ingólfsdóttir Skoðun Svar við greininni „Lífsstílslæknar og samsæriskenningar um mettaða fitu“ Hópur lækna Skoðun Spurningar og svör um Evrópumál Jón Baldvin Hannibalsson Skoðun Lífsstílslæknar og samsæriskenningar um mettaða fitu Guðrún Nanna Egilsdóttir,Thor Aspelund,Jóhanna E. Torfadóttir Skoðun Er samþykki barna túlkunaratriði? Ólöf Tara Harðardóttir Skoðun Rangfeðranir Sævar Þór Jónsson Skoðun Samtrygging verkalýðshreyfingar og samtaka atvinnulífsins í eftirlaunasjóðum launafólks Kári Jónsson Skoðun Skoðun Skoðun Bönnum íþróttamót barna fyrir kl. 10 um helgar Diljá Mist Einarsdóttir skrifar Skoðun Samtrygging verkalýðshreyfingar og samtaka atvinnulífsins í eftirlaunasjóðum launafólks Kári Jónsson skrifar Skoðun Húsnæði er forsenda bata Heiða Björg Hilmisdóttir skrifar Skoðun Eignarhaldsfélag Ingu og hirðin hennar Davíð Bergmann skrifar Skoðun Í skugga misvægis atkvæðanna Örn Sigurðsson skrifar Skoðun Spurningar og svör um Evrópumál Jón Baldvin Hannibalsson skrifar Skoðun Skýr sýn og metnaður Hákon Stefánsson skrifar Skoðun Er samþykki barna túlkunaratriði? Ólöf Tara Harðardóttir skrifar Skoðun Allir geta drukknað en enginn þarf að drukkna Hildur Vattnes Kristjánsdóttir skrifar Skoðun Agaleysi í íslenskum skólum - Kennarar þurfa valdið til baka Sigrún Ólöf Ingólfsdóttir skrifar Skoðun Svar við greininni „Lífsstílslæknar og samsæriskenningar um mettaða fitu“ Hópur lækna skrifar Skoðun Fjórar leiðir til að verða besta útgáfan af þér Sanna Magdalena Mörtudóttir skrifar Skoðun Ferðalag sálna Matthildur Björnsdóttir skrifar Skoðun Ekkert samráð – ekkert traust Björg Eva Erlendsdóttir skrifar Skoðun Viðreisn, Sjálfstæðisflokkurinn og fátæka fólkið Yngvi Ómar Sighvatsson ,Jón Ferdínand Estherarson skrifar Skoðun Að vera með BRCA-stökkbreytingu Brynja Rún Sævarsdóttir skrifar Skoðun Opið bréf til foreldra í Stakkaborg Jónína Einarsdóttir skrifar Skoðun Rammaáætlun og Hvammsvirkjun: Heimilt en ekki skylt Mörður Árnason skrifar Skoðun Hvernig þjóð viljum við vera? Sigrún Lilja Guðbjörnsdóttir skrifar Skoðun Meiri rökræður, minni áróður: Borgaraþing fyrir þjóðaratkvæðagreiðslu um ESB-aðild Valgerður Björk Pálsdóttir skrifar Skoðun Opið bréf til Ingu Sæland Ragnar Erling Hermannsson skrifar Skoðun Atvinnuþátttaka kvenna og karla Sigríður Ingibjörg Ingadóttir,Steinunn Bragadóttir skrifar Skoðun Mannekla á leikskólum Rakel Björk Benediktsdóttir Borg,Margrét Edda Gnarr,Hannes Daði Haraldsson skrifar Skoðun Tillaga um endurskoðun á virðisaukaskattskerfi deilihagkerfisins Þórir Garðarsson skrifar Skoðun Heimur hins sterka og óvissan framundan Hilmar Þór Hilmarsson skrifar Skoðun Umsögn um breytingar á ýmsum lögum vegna einföldunar og samræmingar leyfisferla á sviði umhverfis- og orkumála Erla Björk Þorgeirsdóttir skrifar Skoðun Viðhorf Leifur Helgi Konráðsson skrifar Skoðun Emma Lazarus og Frelsisstyttan Atli Harðarson skrifar Skoðun Rétt tímasetning skiptir öllu máli Ole Anton Bieltvedt skrifar Skoðun Lífsstílslæknar og samsæriskenningar um mettaða fitu Guðrún Nanna Egilsdóttir,Thor Aspelund,Jóhanna E. Torfadóttir 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.
Lífsstílslæknar og samsæriskenningar um mettaða fitu Guðrún Nanna Egilsdóttir,Thor Aspelund,Jóhanna E. Torfadóttir Skoðun
Samtrygging verkalýðshreyfingar og samtaka atvinnulífsins í eftirlaunasjóðum launafólks Kári Jónsson Skoðun
Skoðun Samtrygging verkalýðshreyfingar og samtaka atvinnulífsins í eftirlaunasjóðum launafólks Kári Jónsson skrifar
Skoðun Agaleysi í íslenskum skólum - Kennarar þurfa valdið til baka Sigrún Ólöf Ingólfsdóttir skrifar
Skoðun Svar við greininni „Lífsstílslæknar og samsæriskenningar um mettaða fitu“ Hópur lækna skrifar
Skoðun Viðreisn, Sjálfstæðisflokkurinn og fátæka fólkið Yngvi Ómar Sighvatsson ,Jón Ferdínand Estherarson skrifar
Skoðun Meiri rökræður, minni áróður: Borgaraþing fyrir þjóðaratkvæðagreiðslu um ESB-aðild Valgerður Björk Pálsdóttir skrifar
Skoðun Mannekla á leikskólum Rakel Björk Benediktsdóttir Borg,Margrét Edda Gnarr,Hannes Daði Haraldsson skrifar
Skoðun Tillaga um endurskoðun á virðisaukaskattskerfi deilihagkerfisins Þórir Garðarsson skrifar
Skoðun Umsögn um breytingar á ýmsum lögum vegna einföldunar og samræmingar leyfisferla á sviði umhverfis- og orkumála Erla Björk Þorgeirsdóttir skrifar
Skoðun Lífsstílslæknar og samsæriskenningar um mettaða fitu Guðrún Nanna Egilsdóttir,Thor Aspelund,Jóhanna E. Torfadóttir skrifar
Lífsstílslæknar og samsæriskenningar um mettaða fitu Guðrún Nanna Egilsdóttir,Thor Aspelund,Jóhanna E. Torfadóttir Skoðun
Samtrygging verkalýðshreyfingar og samtaka atvinnulífsins í eftirlaunasjóðum launafólks Kári Jónsson Skoðun