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 Nýtt mat AGS á upptöku evru fyrir Ísland Dagur B. Eggertsson Skoðun Geðþóttaákvörðun barna- og menntamálaráðherra? Kristín Björnsdóttir Skoðun Ísland hefur borgað meira í vexti en Grikkland og Ítalía síðustu 25 ár Egill Almar Ágústsson Skoðun Til hvers erum við að breyta námsmatinu? Guðjóna Eygló Friðriksdóttir Skoðun Hver er raunverulega ógnin við fullveldi Íslands? Vangaveltur um Evrópusambandið og framtíð okkar Már Másson Skoðun Af hverju segi ég nei í lok ágúst? Steingrímur J. Sigfússon Skoðun Þegar sumarnámskeið eru ekki raunhæfur valkostur Aldís Sif Bjarnhéðinsdóttir Skoðun Sleggjudómar ráðherra Sveinn Óskar Sigurðsson Skoðun Já til að sjá er af og frá Ólafur Hannesson Skoðun Evrópa eða Bandaríkin? Snorri Ásmundsson Skoðun Skoðun Skoðun Universities should not punish students for bureaucratic incompetence Colin Fisher skrifar Skoðun Samningsmarkmið Haukur Eggertsson skrifar Skoðun Hver er raunverulega ógnin við fullveldi Íslands? Vangaveltur um Evrópusambandið og framtíð okkar Már Másson skrifar Skoðun Lækkum álögur og afnemum byggingarrétt af atvinnulóðum Bragi Bjarnason skrifar Skoðun Sóknarfæri í fullvinnslu - Hvers vegna ESB-aðild gæti opnað nýjar dyr Halldór Jörgen Olesen skrifar Skoðun Beðið eftir Godot? 83 dagar, 179 tölvupóstar Einar Bárðarson skrifar Skoðun Evrópa eða Bandaríkin? Snorri Ásmundsson skrifar Skoðun Þegar sumarnámskeið eru ekki raunhæfur valkostur Aldís Sif Bjarnhéðinsdóttir skrifar Skoðun Já til að sjá er af og frá Ólafur Hannesson skrifar Skoðun Ísland er í 1. sæti heims á lífskjaravísitölu SÞ - yrði hagur okkar raunverulega betri innan ESB? Elísabet Gísladóttir skrifar Skoðun Nýtt mat AGS á upptöku evru fyrir Ísland Dagur B. Eggertsson skrifar Skoðun „Þúsund þorskar á færibandinu...“ Óli Rúnar Ástþórsson skrifar Skoðun Sjá hvað? Guðmundur Edgarsson skrifar Skoðun Geðþóttaákvörðun barna- og menntamálaráðherra? Kristín Björnsdóttir skrifar Skoðun Til hvers erum við að breyta námsmatinu? Guðjóna Eygló Friðriksdóttir skrifar Skoðun Komstu ekki með afmælisgjöf? Kolbrún Áslaugar Baldursdóttir skrifar Skoðun Sleggjudómar ráðherra Sveinn Óskar Sigurðsson skrifar Skoðun Smæðin er samnefnarinn Gunnar Salvarsson skrifar Skoðun Dauði eða upprisa Jón Bragi Gunnlaugsson skrifar Skoðun Þjóðin á síðasta orðið Erna Kaaber skrifar Skoðun Vangaveltur um ESB, smáríki og Sviss Matthías Arngrímsson skrifar Skoðun Ísland hefur borgað meira í vexti en Grikkland og Ítalía síðustu 25 ár Egill Almar Ágústsson skrifar Skoðun Hernaðarástand í Fannborg Tryggvi Felixson skrifar Skoðun Um þöggun Hörður Torfason skrifar Skoðun Er of dýrt að sækja um aðild að ESB? Björn Leví Gunnarsson skrifar Skoðun EES vs. ESB - Hversu mörg störf missum við vegna tollanna? Þorvaldur Ingi Jónsson skrifar Skoðun Fjárhættuspil í barnaherberginu Alma Hafsteinsdóttir,Anný Aðalsteinsdóttir skrifar Skoðun Ísland er í ESB Gísli Hjálmtýsson skrifar Skoðun Þurfum við enn eitt yfirvaldið? Gísli Stefánsson skrifar Skoðun Hvað eiga hollenskt flutningafyrirtæki, ítalskur kaupsýslumaður og belgísk flugfreyja sameiginlegt? Dóra Sif Tynes 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.
Ísland hefur borgað meira í vexti en Grikkland og Ítalía síðustu 25 ár Egill Almar Ágústsson Skoðun
Hver er raunverulega ógnin við fullveldi Íslands? Vangaveltur um Evrópusambandið og framtíð okkar Már Másson Skoðun
Skoðun Hver er raunverulega ógnin við fullveldi Íslands? Vangaveltur um Evrópusambandið og framtíð okkar Már Másson skrifar
Skoðun Sóknarfæri í fullvinnslu - Hvers vegna ESB-aðild gæti opnað nýjar dyr Halldór Jörgen Olesen skrifar
Skoðun Ísland er í 1. sæti heims á lífskjaravísitölu SÞ - yrði hagur okkar raunverulega betri innan ESB? Elísabet Gísladóttir skrifar
Skoðun Ísland hefur borgað meira í vexti en Grikkland og Ítalía síðustu 25 ár Egill Almar Ágústsson skrifar
Skoðun Hvað eiga hollenskt flutningafyrirtæki, ítalskur kaupsýslumaður og belgísk flugfreyja sameiginlegt? Dóra Sif Tynes skrifar
Ísland hefur borgað meira í vexti en Grikkland og Ítalía síðustu 25 ár Egill Almar Ágústsson Skoðun
Hver er raunverulega ógnin við fullveldi Íslands? Vangaveltur um Evrópusambandið og framtíð okkar Már Másson Skoðun