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? Kynntu þér reglur ritstjórnar um skoðanagreinar. Senda grein Nýsköpun Nýsköpun og rannsóknir Stóriðja Umhverfismál Mest lesið Útlendingarnir sem við Íslendingar erum sjálf Karen María Jónsdóttir Skoðun Látum hina borga Ingólfur Sverrisson Skoðun Jájájá ... dæsti ráðherrann Kristín Helga Gunnarsdóttir Skoðun Þegar jafnrétti verður skýringin á vanlíðan karla Inga Valgerður Henriksen Bergdal Skoðun Halldór 13.06.2026 Halldór Reiður Hjólabúi Geirdís Hanna Kristjánsdóttir Skoðun Að gefast upp Haraldur Eiríksson Skoðun Af ávöxtunum skuluð þér þekkja þá María Gunnarsdóttir Skoðun Að senda kjósendum fingurinn Atli Bollason Skoðun Skólafrí - skelfing eða sæla Fjalar Freyr Einarsson Skoðun Skoðun Skoðun Af ávöxtunum skuluð þér þekkja þá María Gunnarsdóttir skrifar Skoðun Jájájá ... dæsti ráðherrann Kristín Helga Gunnarsdóttir skrifar Skoðun Útlendingarnir sem við Íslendingar erum sjálf Karen María Jónsdóttir skrifar Skoðun Látum hina borga Ingólfur Sverrisson skrifar Skoðun Reiður Hjólabúi Geirdís Hanna Kristjánsdóttir skrifar Skoðun Þegar jafnrétti verður skýringin á vanlíðan karla Inga Valgerður Henriksen Bergdal skrifar Skoðun Hafa íslenskir neytendur lakari rétt en evrópskir? Arngrímur Stefánsson skrifar Skoðun Hagfræði almennings Guðmunda G. Guðmundsdóttir skrifar Skoðun Veit „óvinur númer eitt“ að hann er númer eitt? Jón Steinar Sæmundsson skrifar Skoðun Að loka augunum fyrir hinu augljósa skrifar Skoðun Færeyingar eru ekki í ESB en… Sigurður Steinar Ásgeirsson skrifar Skoðun Mikilvægar staðreyndir um lög um brottfararstöð Jóhannes Óli Sveinsson skrifar Skoðun Upplýsingaóreiða ráðherra Hörður Þorsteinsson skrifar Skoðun Öll trixin í bókinni Árni Guðmundsson skrifar Skoðun Dagur í lífi Íslendinga árið 2040 Haukur Logi Jóhannsson skrifar Skoðun Skólafrí - skelfing eða sæla Fjalar Freyr Einarsson skrifar Skoðun Sagan um afganginn sem hvarf Stefán Vagn Stefánsson skrifar Skoðun Að senda kjósendum fingurinn Atli Bollason skrifar Skoðun Hver ertu þegar þú réttlætir að barn sé lokað inni? Jasmina Vajzović Crnac skrifar Skoðun Hver borgar þegar ríkið tekur yfir heilbrigðiseftirlitið? Ásmundur E. Þorkelsson,Hörður Þorsteinsson,Sigrún Guðmundsdóttir skrifar Skoðun Skynsemi fremur en upphrópanir í útlendingamálum Sævar Þór Jónsson skrifar Skoðun Já, tökum okkur Færeyinga til fyrirmyndar Hjörtur j. Guðmundsson skrifar Skoðun Að gefast upp Haraldur Eiríksson skrifar Skoðun Draghi-skýrslan og Ísland: framleiðni, samkeppnishæfni og kostnaður krónunnar Baldur Pétursson skrifar Skoðun Við þurfum ekki ESB – eða hvað? Þorvaldur Ingi Jónsson skrifar Skoðun Það er verið að efla framhaldsskóla og verkmenntun Sigurjón Þórðarson skrifar Skoðun Fullveldið er undirstaða sveigjanleikans: Hvers vegna EES-samstarfið dugar okkur Kristinn Karl Brynjarsson skrifar Skoðun Seiðkarlar fyrri alda Steingrímur Gunnarsson skrifar Skoðun Hverjir borga brúsann? Franklín Ernir Kristjánsson skrifar Skoðun Þegar rekstrarkröfur grafa undan faglegu starfi í þverfaglegri endurhæfingu Gunnhildur L. Marteinsdóttir 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 Hver borgar þegar ríkið tekur yfir heilbrigðiseftirlitið? Ásmundur E. Þorkelsson,Hörður Þorsteinsson,Sigrún Guðmundsdóttir skrifar
Skoðun Draghi-skýrslan og Ísland: framleiðni, samkeppnishæfni og kostnaður krónunnar Baldur Pétursson skrifar
Skoðun Fullveldið er undirstaða sveigjanleikans: Hvers vegna EES-samstarfið dugar okkur Kristinn Karl Brynjarsson skrifar
Skoðun Þegar rekstrarkröfur grafa undan faglegu starfi í þverfaglegri endurhæfingu Gunnhildur L. Marteinsdóttir skrifar