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 Kynlíf veldur einhverfu: Opið bréf til Háskóla Íslands og fjölmiðla Guðlaug Svala Kristjánsdóttir,Margrét Oddný Leópoldsdóttir Skoðun Deyr mjólkurkýrin ef eigandi hennar fær eitt viðbótar mjólkurglas? Þórður Snær Júlíusson Skoðun Er þetta í alvöru umdeild skoðun fámenns hóps? Snorri Másson Skoðun Réttur til endurtektarprófa: Jafnræði í námi fyrir alla stúdenta Vera Mist Magnúsdóttir,Guðlaug Eva Albertsdóttir Skoðun Aðför að landsbyggðinni – og tilraun til að slá ryki í augu almennings Ingibjörg Isaksen Skoðun Getur Sturlunga snúið aftur? Leifur B. Dagfinnsson Skoðun Ákvarðanir teknar í Reykjavík – afleiðingarnar skella á okkur Hópur Framsóknarmanna í sveitarstjórnum Skoðun Áskorun til Félags íslenskra hjúkrunarfræðinga og Háskóla Íslands Ríkharður Ólafsson,Styrmir Hallsson Skoðun „Þessu er alltaf lofað fyrir kosningar en alltaf svikið“ Jóhann Páll Jóhannsson Skoðun Liðveisla fyrir öll Atli Már Haraldsson Skoðun Skoðun Skoðun Mælt fyrir miklum kjarabótum öryrkja og aldraðra Inga Sæland skrifar Skoðun Mannréttindabrot og stríðsglæpir Rússa í Úkraínu Erlingur Erlingsson skrifar Skoðun Áskorun til Félags íslenskra hjúkrunarfræðinga og Háskóla Íslands Ríkharður Ólafsson,Styrmir Hallsson skrifar Skoðun Ákvarðanir teknar í Reykjavík – afleiðingarnar skella á okkur Hópur Framsóknarmanna í sveitarstjórnum skrifar Skoðun Snjallborgin eða Skuggaborgin Reykjavík: Gervigreindarknúið höfuðborgarsvæði Björgmundur Örn Guðmundsson skrifar Skoðun Getur Sturlunga snúið aftur? Leifur B. Dagfinnsson skrifar Skoðun Vaka stendur með Menntavísindasviði í verki Gunnar Ásgrímsson skrifar Skoðun Vorbókaleysingar Henry Alexander Henrysson skrifar Skoðun Er þetta í alvöru umdeild skoðun fámenns hóps? Snorri Másson skrifar Skoðun Liðveisla fyrir öll Atli Már Haraldsson skrifar Skoðun Réttur til endurtektarprófa: Jafnræði í námi fyrir alla stúdenta Vera Mist Magnúsdóttir,Guðlaug Eva Albertsdóttir skrifar Skoðun Að standa við stóru orðin Guðmundur Ari Sigurjónsson skrifar Skoðun Aðför að landsbyggðinni – og tilraun til að slá ryki í augu almennings Ingibjörg Isaksen skrifar Skoðun Deyr mjólkurkýrin ef eigandi hennar fær eitt viðbótar mjólkurglas? Þórður Snær Júlíusson skrifar Skoðun Kynlíf veldur einhverfu: Opið bréf til Háskóla Íslands og fjölmiðla Guðlaug Svala Kristjánsdóttir,Margrét Oddný Leópoldsdóttir skrifar Skoðun Ég virði þig og þín mörk, virðir þú mig og mín mörk ? Rakel Linda Kristjánsdóttir skrifar Skoðun „Þessu er alltaf lofað fyrir kosningar en alltaf svikið“ Jóhann Páll Jóhannsson skrifar Skoðun Þjóðaröryggi að vera aðildarríki að Evrópusambandinu Jón Frímann Jónsson skrifar Skoðun Fullvalda utan sambandsríkja Hjörtur J. Guðmundsson skrifar Skoðun Sagnaarfur Biblíunnar - Salómonsdómur, lög og ólög Sigurvin Lárus Jónsson skrifar Skoðun Sjálfstæðir grunnskólar í hættu Benedikt S. Benediktsson skrifar Skoðun Borgaralegur vígbúnaður Dr. Bjarni Már Magnússon skrifar Skoðun Áskoranir og tækni í heilbrigðisþjónustu Teitur Guðmundsson skrifar Skoðun Ósunginn óður til doktorsnema Styrmir Hallsson skrifar Skoðun Frjáls umræða ekki lengur leyfð í USA – Skoðanafrelsi í hættu – Amerískt Gestapo í uppsiglingu? Ole Anton Bieltvedt skrifar Skoðun Tannhjól í mulningsvél? Arnar Þór Jónsson skrifar Skoðun Fækkum kennurum um 90% Björgmundur Örn Guðmundsson skrifar Skoðun Uppsagnarbréf til góða fólksins Daníel Freyr Jónsson skrifar Skoðun Kristni og íslam: Samfélag sem hvílir á skilningi Skúli S. Ólafsson skrifar Skoðun Hugtakastríðið mikla Sigmar Guðmundsson 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.
Kynlíf veldur einhverfu: Opið bréf til Háskóla Íslands og fjölmiðla Guðlaug Svala Kristjánsdóttir,Margrét Oddný Leópoldsdóttir Skoðun
Réttur til endurtektarprófa: Jafnræði í námi fyrir alla stúdenta Vera Mist Magnúsdóttir,Guðlaug Eva Albertsdóttir Skoðun
Ákvarðanir teknar í Reykjavík – afleiðingarnar skella á okkur Hópur Framsóknarmanna í sveitarstjórnum Skoðun
Áskorun til Félags íslenskra hjúkrunarfræðinga og Háskóla Íslands Ríkharður Ólafsson,Styrmir Hallsson Skoðun
Skoðun Áskorun til Félags íslenskra hjúkrunarfræðinga og Háskóla Íslands Ríkharður Ólafsson,Styrmir Hallsson skrifar
Skoðun Ákvarðanir teknar í Reykjavík – afleiðingarnar skella á okkur Hópur Framsóknarmanna í sveitarstjórnum skrifar
Skoðun Snjallborgin eða Skuggaborgin Reykjavík: Gervigreindarknúið höfuðborgarsvæði Björgmundur Örn Guðmundsson skrifar
Skoðun Réttur til endurtektarprófa: Jafnræði í námi fyrir alla stúdenta Vera Mist Magnúsdóttir,Guðlaug Eva Albertsdóttir skrifar
Skoðun Aðför að landsbyggðinni – og tilraun til að slá ryki í augu almennings Ingibjörg Isaksen skrifar
Skoðun Deyr mjólkurkýrin ef eigandi hennar fær eitt viðbótar mjólkurglas? Þórður Snær Júlíusson skrifar
Skoðun Kynlíf veldur einhverfu: Opið bréf til Háskóla Íslands og fjölmiðla Guðlaug Svala Kristjánsdóttir,Margrét Oddný Leópoldsdóttir skrifar
Skoðun Frjáls umræða ekki lengur leyfð í USA – Skoðanafrelsi í hættu – Amerískt Gestapo í uppsiglingu? Ole Anton Bieltvedt skrifar
Kynlíf veldur einhverfu: Opið bréf til Háskóla Íslands og fjölmiðla Guðlaug Svala Kristjánsdóttir,Margrét Oddný Leópoldsdóttir Skoðun
Réttur til endurtektarprófa: Jafnræði í námi fyrir alla stúdenta Vera Mist Magnúsdóttir,Guðlaug Eva Albertsdóttir Skoðun
Ákvarðanir teknar í Reykjavík – afleiðingarnar skella á okkur Hópur Framsóknarmanna í sveitarstjórnum Skoðun
Áskorun til Félags íslenskra hjúkrunarfræðinga og Háskóla Íslands Ríkharður Ólafsson,Styrmir Hallsson Skoðun