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 Halldór 5.10.2024 Jón Þór Stefánsson Halldór Eignafólk græðir mikið á vaxtastefnu Seðlabankans Stefán Ólafsson Skoðun Telur rektor Háskóla Íslands úrskurði alþjóðadómstóla og ályktanir Sameinuðu þjóðanna vera pólitískt álitamál? Elí Hörpu- og Önundarbur Skoðun Spilling á Íslandi: Erum við að missa tökin? Ágústa Árnadóttir Skoðun Sleppum brúnni og förum betri leið framhjá Selfossi Elliði Vignisson Skoðun Þriðjungur barna af erlendum uppruna tilheyrir ekki skólanum sínum Sara Björg Sigurðardóttir Skoðun Af ofurhetjum og störfum þeirra Kristín Björnsdóttir Skoðun Að dansa í regninu Lóa Björk Ólafsdóttir Skoðun Einstakur atburður og viðbúnaður Marinó G. Njálsson Skoðun Uppeldi frá gamla einmenningar eins-skin-litar viðhorfum Matthildur Björnsdóttir Skoðun Skoðun Skoðun Uppeldi frá gamla einmenningar eins-skin-litar viðhorfum Matthildur Björnsdóttir skrifar Skoðun Af ofurhetjum og störfum þeirra Kristín Björnsdóttir skrifar Skoðun Eignafólk græðir mikið á vaxtastefnu Seðlabankans Stefán Ólafsson skrifar Skoðun Þriðjungur barna af erlendum uppruna tilheyrir ekki skólanum sínum Sara Björg Sigurðardóttir skrifar Skoðun Telur rektor Háskóla Íslands úrskurði alþjóðadómstóla og ályktanir Sameinuðu þjóðanna vera pólitískt álitamál? Elí Hörpu- og Önundarbur skrifar Skoðun Framtíðarkvíði er ekki gott veganesti Sigurður Páll Jónsson skrifar Skoðun Spilling á Íslandi: Erum við að missa tökin? Ágústa Árnadóttir skrifar Skoðun Orkan á Vestfjörðum Þorsteinn Másson skrifar Skoðun Smábátar eru þjóðhagslega hagkvæmari en togarar Kjartan Sveinsson skrifar Skoðun Foreldrar eru sérfræðingar í sínum börnum Valdimar Víðisson skrifar Skoðun Vísindin vakna til nýsköpunar! Einar Mäntylä skrifar Skoðun Risastórt lýðheilsumál sem Alþingi hunsar Sigurður Hólmar Jóhannesson skrifar Skoðun Þess vegna býð ég mig fram Guðmundur Ingi Guðbrandsson skrifar Skoðun Sleppum brúnni og förum betri leið framhjá Selfossi Elliði Vignisson skrifar Skoðun Einstakur atburður og viðbúnaður Marinó G. Njálsson skrifar Skoðun Framboð er eina leiðin Eiríkur St. Eiríksson skrifar Skoðun Háskóli Íslands er ekki að sinna skyldum sínum Silja Höllu Egilsdóttir skrifar Skoðun Verðmætasköpun og kennarar Davíð Már Sigurðsson skrifar Skoðun Nýjar lausnir gegn ofbeldi Drífa Snædal skrifar Skoðun Lögin um það sem er bannað Helgi Brynjarsson skrifar Skoðun Að dansa í regninu Lóa Björk Ólafsdóttir skrifar Skoðun Dauðarefsing Pírata Sigurjón Þórðarson skrifar Skoðun Af hverju erum við að þessu? Kjartan Sveinn Guðmundsson skrifar Skoðun Upplýsingaóreiða í boði orkugeirans og Landsvirkjunar Snæbjörn Guðmundsson skrifar Skoðun Úrskurðargrautur lögmanna Ómar R. Valdimarsson skrifar Skoðun Er vitlaust gefið í stjórnmálum? Reynir Böðvarsson skrifar Skoðun Hinn langi USArmur Ísraels Ingólfur Steinsson skrifar Skoðun Kveðja frá Heimssýn til landsfundar VG 2024 Haraldur Ólafsson skrifar Skoðun Þjóðaróperan á Alþingi í nær 70 ár Finnur Bjarnason,Þórunn Sigurðardóttir skrifar Skoðun Um Ölfusárbrú og veggjöld Haukur Arnþórsson 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.
Telur rektor Háskóla Íslands úrskurði alþjóðadómstóla og ályktanir Sameinuðu þjóðanna vera pólitískt álitamál? Elí Hörpu- og Önundarbur Skoðun
Þriðjungur barna af erlendum uppruna tilheyrir ekki skólanum sínum Sara Björg Sigurðardóttir Skoðun
Skoðun Þriðjungur barna af erlendum uppruna tilheyrir ekki skólanum sínum Sara Björg Sigurðardóttir skrifar
Skoðun Telur rektor Háskóla Íslands úrskurði alþjóðadómstóla og ályktanir Sameinuðu þjóðanna vera pólitískt álitamál? Elí Hörpu- og Önundarbur skrifar
Telur rektor Háskóla Íslands úrskurði alþjóðadómstóla og ályktanir Sameinuðu þjóðanna vera pólitískt álitamál? Elí Hörpu- og Önundarbur Skoðun
Þriðjungur barna af erlendum uppruna tilheyrir ekki skólanum sínum Sara Björg Sigurðardóttir Skoðun