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 Frístundastyrkur fyrir 67 ára og eldri! Magnea Gná Jóhannsdóttir Skoðun Almannafé dælt til tæknirisanna í gegnum stjórnlaust bruðl í borginni Guðröður Atli Jónsson Skoðun Reykjavíkurborg skilar auðu Unnar Þór Sæmundsson Skoðun Húsfélagið Jens Garðar Helgason Skoðun Í minningu Jürgen Habermas, eins mesta hugsuðar samtímans Maximilian Conrad Skoðun Ísland í skjóli grænnar orku Jón Gunnarsson Skoðun Sterkari saman á óvissutímum Þorgerður Katrín Gunnarsdóttir Skoðun Þörf á tafarlausum framkvæmdum í samgöngumálum Hafnfirðinga Árni Rúnar Þorvaldsson Skoðun Staðreyndir um efnaskiptaaðgerðir á Íslandi Hjörtur Gíslason Skoðun Hvað með heilaheilsu? Kolfinna Þórisdóttir Skoðun Skoðun Skoðun Leiðandi afl í nýrri atvinnustefnu Íslands Einar Bárðarson skrifar Skoðun Almannafé dælt til tæknirisanna í gegnum stjórnlaust bruðl í borginni Guðröður Atli Jónsson skrifar Skoðun Reykjavíkurborg skilar auðu Unnar Þór Sæmundsson skrifar Skoðun Saman byggjum við von Steinunn Bergmann skrifar Skoðun Í minningu Jürgen Habermas, eins mesta hugsuðar samtímans Maximilian Conrad skrifar Skoðun Húsfélagið Jens Garðar Helgason skrifar Skoðun Sterkari saman á óvissutímum Þorgerður Katrín Gunnarsdóttir skrifar Skoðun Ábyrgð á brunavörnum í atvinnuhúsnæði Hrefna Sigurjónsdóttir skrifar Skoðun Þörf á tafarlausum framkvæmdum í samgöngumálum Hafnfirðinga Árni Rúnar Þorvaldsson skrifar Skoðun Að vita meira í dag en í gær Kolbrún Áslaugar Baldursdóttir skrifar Skoðun Mannúðlegt, skynsamlegt og betri meðferð á fjármunum ríkisins skrifar Skoðun Hvað með heilaheilsu? Kolfinna Þórisdóttir skrifar Skoðun Frístundastyrkur fyrir 67 ára og eldri! Magnea Gná Jóhannsdóttir skrifar Skoðun Ísland í skjóli grænnar orku Jón Gunnarsson skrifar Skoðun Tilfinningar sem okkar hærri leiðbeinendur Matthildur Björnsdóttir skrifar Skoðun Bítlakynslóðin úti í kuldanum á efri árum Gunnar Salvarsson skrifar Skoðun Ákall til ráðherra menningarmála og borgarstjóra Reykjavíkur Frédéric Boyer skrifar Skoðun Þegar refsing einstaklings, verður refsing fyrir alla fjölskylduna Guðrún Snæbjört Þóroddsdóttir,Harpa Halldórsdóttir,Jenný Magnúsdóttir skrifar Skoðun Tannheilsa má ekki gleymast Fríða Bogadóttir skrifar Skoðun Fyrningarreglur námslána og lagaskil nýrra laga Sveinn Ævar Sveinsson skrifar Skoðun Loksins fá sjónarmið Afstöðu hljómgrunn Guðmundur Ingi Þóroddsson skrifar Skoðun Ungt fólk kemst ekki inn á húsnæðismarkaðinn Böðvar Ingi Guðbjartsson skrifar Skoðun Við erum í þessu saman Heiða Björg Hilmisdóttir skrifar Skoðun Menningin á heima í Kórnum Svava H. Friðgeirsdóttir skrifar Skoðun Landakort samtímans og áttaviti sögunnar Hilmar Kristinsson skrifar Skoðun Þétting byggðar og miðsókn – skipulagsstefna sem þjónar ekki öllum Þórir Garðarsson skrifar Skoðun Smalaholtskógur: Náttúruperla eða fórnarkostur skipulags, og hver á að borga? Ómar Þór Kristinsson skrifar Skoðun Í stríði við náttúruna - baráttan um landið Ólafur Valsson skrifar Skoðun Íbúar njóti árangursins Bragi Bjarnason skrifar Skoðun Unga fólkið ber byrðarnar Arnar Birkir Dansson 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 Almannafé dælt til tæknirisanna í gegnum stjórnlaust bruðl í borginni Guðröður Atli Jónsson skrifar
Skoðun Þörf á tafarlausum framkvæmdum í samgöngumálum Hafnfirðinga Árni Rúnar Þorvaldsson skrifar
Skoðun Þegar refsing einstaklings, verður refsing fyrir alla fjölskylduna Guðrún Snæbjört Þóroddsdóttir,Harpa Halldórsdóttir,Jenný Magnúsdóttir skrifar
Skoðun Smalaholtskógur: Náttúruperla eða fórnarkostur skipulags, og hver á að borga? Ómar Þór Kristinsson skrifar