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 Ráðherrann Gísli Hvanndal Jakobsson Skoðun Helvítis Píratarnir Unnar Þór Sæmundsson Skoðun Félag áhugamanna um löggæslu Agnes Ósk Marzellíusardóttir Skoðun Er „woke-ismi“ genginn of langt? Tanja Mjöll Ísfjörð Magnúsdóttir Skoðun Tryggjum Svandísi á þing Hópur stuðningsfólks Svandísar Svavarsdóttur Skoðun Innflytjendur eru blórabögglar Achola Otieno Skoðun Höldum okkur á dagskrá Hópur fólks innan íþróttahreyfingarinnar Skoðun Vók er vont – frambjóðandi XL kærður til lögreglu Kári Allansson Skoðun Að refsa eða treysta VG? Finnur Ricart Andrason Skoðun Teppaleggjum ekki íslenska náttúru með vindorku Halla Hrund Logadóttir Skoðun Skoðun Skoðun Ísland sé frjálst meðan sól gyllir haf Guðbjörg Elísa Hafsteinsdóttir skrifar Skoðun Að refsa eða treysta VG? Finnur Ricart Andrason skrifar Skoðun Innflytjendur eru blórabögglar Achola Otieno skrifar Skoðun Bað- og búningsklefar okkar kvenna Helga Dögg Sverrisdóttir skrifar Skoðun Stórkostleg tímaskekkja Sigrún Perla Gísladóttir skrifar Skoðun Vinstri græn - þrátt fyrir þverpólitíska ríkisstjórn Aðalbjörg Ísafold Þorkelsdóttir skrifar Skoðun Félag áhugamanna um löggæslu Agnes Ósk Marzellíusardóttir skrifar Skoðun Kosningalimran 2024 Arnar Ingi Ingason,Freyr Snorrason skrifar Skoðun Viðreisn ætlar að forgangsraða – nýta skattfé miklu betur Þorvaldur Ingi Jónsson skrifar Skoðun Sigrar vinnast – spár bregðast Þorvaldur Örn Árnason skrifar Skoðun Af hverju Viðreisn? Eva Rakel Jónsdóttir skrifar Skoðun Pólitískar ofsóknir í aðdraganda Alþingiskosninga Eldur S. Kristinsson skrifar Skoðun Talk about timing – degi fyrir kjördag Yngvi Sighvatsson skrifar Skoðun Hjarta og sál Heiðdís Geirsdóttir skrifar Skoðun ESB andstæðingar blekkja Íslendinga Jón Frímann Jónsson skrifar Skoðun Sjálfstæðisflokkurinn: Fyrir budduna þína og framtíðina Gísli Stefánsson skrifar Skoðun Eldra fólk þarf Jóhann Pál sem félagsmálaráðherra – nema kannski þeir auðugustu Viðar Eggertsson skrifar Skoðun Að mynda ríkisstjórn - skipulagt val til vinstri Hlynur Már Ragnheiðarson skrifar Skoðun Viðreisn: öfgalaus nálgun fyrir öfgalaust samfélag Hanna Katrín Friðriksson skrifar Skoðun Kleppur er víða Ragnheiður Kristín Finnbogadóttir skrifar Skoðun Að geta lesið sér mennsku til gagns Diljá Ámundadóttir Zoëga skrifar Skoðun Börðust afar okkar til einskis í Þorskastríðinu? Hugleiðing um ESB Haukur Ingi S. Jónsson skrifar Skoðun Á ferð um Norðvesturkjördæmi Arna Lára Jónsdóttir,Hannes Sigurbjörn Jónsson,Jóhanna Ösp Einarsdóttir,Magnús Eðvaldsson skrifar Skoðun Stöndum vörð um íslenska fjölmiðla Óli Valur Pétursson skrifar Skoðun Lögfestum félagsmiðstöðvar Guðmundur Ari Sigurjónsson,Friðmey Jónsdóttir skrifar Skoðun Flokkar sem vara við sjálfum sér Þorbjörg S. Gunnlaugsdóttir skrifar Skoðun Hver bjó til ehf-gat? Sigríður Á. Andersen skrifar Skoðun Lausnir eða kyrrstaða í húsnæðismálum Ragnar Þór Ingólfsson skrifar Skoðun Aðventan – njóta eða þjóta? Hrund Þrándardóttir skrifar Skoðun Við kjósum blokkir Kjartan Valgarðsson 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.
Skoðun Eldra fólk þarf Jóhann Pál sem félagsmálaráðherra – nema kannski þeir auðugustu Viðar Eggertsson skrifar
Skoðun Börðust afar okkar til einskis í Þorskastríðinu? Hugleiðing um ESB Haukur Ingi S. Jónsson skrifar
Skoðun Á ferð um Norðvesturkjördæmi Arna Lára Jónsdóttir,Hannes Sigurbjörn Jónsson,Jóhanna Ösp Einarsdóttir,Magnús Eðvaldsson skrifar