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 „Þetta er ekki hægt, en það verður samt að gera þetta“ Arnar Þór Jónsson Skoðun Hvað er borgaraleg pólitík? Guðjón Heiðar Pálsson Skoðun Jólaskreytingafyllerí: Eru takmörk fyrir því hversu langt má ganga í jólaskreytingum? Hildur Ýr Viðarsdóttir Skoðun Kristrún, Þorgerður og Inga: Framtíð Íslands - Ykkar tími er komin! Gísli Hvanndal Jakobsson Skoðun Mýtan um sæstreng! Andrés Pétursson Skoðun Milljónerí Hannes Örn Blandon Skoðun Kosningum lokið og hvað nú? Ólafur Ágúst Hraundal Skoðun Kvennaárið 2025 Drífa Snædal Skoðun Samviskufrelsi heilbrigðisstarfsmanna ekki vandamál þegar kemur að dánaraðstoð Ingrid Kuhlman Skoðun Bíp Bíp Bíp Ágúst Mogensen Skoðun Skoðun Skoðun Kosningum lokið og hvað nú? Ólafur Ágúst Hraundal skrifar Skoðun „Þetta er ekki hægt, en það verður samt að gera þetta“ Arnar Þór Jónsson skrifar Skoðun Mýtan um sæstreng! Andrés Pétursson skrifar Skoðun Kvennaárið 2025 Drífa Snædal skrifar Skoðun Bíp Bíp Bíp Ágúst Mogensen skrifar Skoðun Samviskufrelsi heilbrigðisstarfsmanna ekki vandamál þegar kemur að dánaraðstoð Ingrid Kuhlman skrifar Skoðun Milljónerí Hannes Örn Blandon skrifar Skoðun Jólaskreytingafyllerí: Eru takmörk fyrir því hversu langt má ganga í jólaskreytingum? Hildur Ýr Viðarsdóttir skrifar Skoðun Hvað er borgaraleg pólitík? Guðjón Heiðar Pálsson skrifar Skoðun Ríkisstjórn verðmætasköpunar Sigríður Mogensen skrifar Skoðun Þorlákshöfn - byggð á tímamótum Anna Kristín Karlsdóttir skrifar Skoðun Hagsmunamál fyrirtækjanna í stjórnarsáttmála Ólafur Stephensen skrifar Skoðun Er lausnin í leikskólamálum að grafa undan atvinnuþátttöku og jafnrétti? Ástþór Jón Ragnheiðarson skrifar Skoðun Lýðræði hinna sterku Jón Páll Hreinsson skrifar Skoðun Bleikir hvolpar Darri Gunnarsson,Rósa Líf Darradóttir skrifar Skoðun Lifandi dauð! Kolbrún Halldórsdóttir skrifar Skoðun Það hafa allir sjötta skilningarvit Matthildur Björnsdóttir skrifar Skoðun Skoðun mín á alþingiskosningum 2024 Valgerður Bára Bárðardóttir skrifar Skoðun Kristrún, Þorgerður og Inga: Framtíð Íslands - Ykkar tími er komin! Gísli Hvanndal Jakobsson skrifar Skoðun Skautaíþróttir í Reykjavík í dauðafæri - kýlum á stækkun Skautahallarinnar Bjarni Helgason skrifar Skoðun Hlustið á fólkið í skólunum? Dóra Þorleifsdóttir skrifar Skoðun Mikilvægasta atkvæðið Kristbjörg Þórisdóttir skrifar Skoðun Nálgunarbann Fjölnir Sæmundsson,Sonja Ýr Þorbergsdóttir skrifar Skoðun Kosningasigur fyrir dýravernd Árni Stefán Árnason skrifar Skoðun Í morgun vöknuðum við á merkilegum tíma Silja Rún Friðriksdóttir skrifar Skoðun Hálft líf heimilislausra kvenna Kristín I. Pálsdóttir,Halldóra R. Guðmundsdóttir skrifar Skoðun Snúum samfélagi af rangri leið Finnbjörn A. Hermansson skrifar Skoðun Heiðarleiki er ófrávíkjanleg krafa Unnar Þór Sæmundsson skrifar Skoðun Erum við að byggja orlofsbúðir fyrir útsendara skipulagðra glæpasamtaka hér á landi? Davíð Bergmann skrifar Skoðun Kjósum breytingar og jákvæðni í þágu almennings og samfélags Valdimar Breiðfjörð Birgisson 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.
Jólaskreytingafyllerí: Eru takmörk fyrir því hversu langt má ganga í jólaskreytingum? Hildur Ýr Viðarsdóttir Skoðun
Kristrún, Þorgerður og Inga: Framtíð Íslands - Ykkar tími er komin! Gísli Hvanndal Jakobsson Skoðun
Samviskufrelsi heilbrigðisstarfsmanna ekki vandamál þegar kemur að dánaraðstoð Ingrid Kuhlman Skoðun
Skoðun Samviskufrelsi heilbrigðisstarfsmanna ekki vandamál þegar kemur að dánaraðstoð Ingrid Kuhlman skrifar
Skoðun Jólaskreytingafyllerí: Eru takmörk fyrir því hversu langt má ganga í jólaskreytingum? Hildur Ýr Viðarsdóttir skrifar
Skoðun Er lausnin í leikskólamálum að grafa undan atvinnuþátttöku og jafnrétti? Ástþór Jón Ragnheiðarson skrifar
Skoðun Kristrún, Þorgerður og Inga: Framtíð Íslands - Ykkar tími er komin! Gísli Hvanndal Jakobsson skrifar
Skoðun Skautaíþróttir í Reykjavík í dauðafæri - kýlum á stækkun Skautahallarinnar Bjarni Helgason skrifar
Skoðun Erum við að byggja orlofsbúðir fyrir útsendara skipulagðra glæpasamtaka hér á landi? Davíð Bergmann skrifar
Skoðun Kjósum breytingar og jákvæðni í þágu almennings og samfélags Valdimar Breiðfjörð Birgisson skrifar
Jólaskreytingafyllerí: Eru takmörk fyrir því hversu langt má ganga í jólaskreytingum? Hildur Ýr Viðarsdóttir Skoðun
Kristrún, Þorgerður og Inga: Framtíð Íslands - Ykkar tími er komin! Gísli Hvanndal Jakobsson Skoðun
Samviskufrelsi heilbrigðisstarfsmanna ekki vandamál þegar kemur að dánaraðstoð Ingrid Kuhlman Skoðun