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 Það sem voru „bjartari tímar“ í fyrra eru nú bölvaðar skattahækkanir Þórður Snær Júlíusson Skoðun Lágpunktur umræðunnar Jón Pétur Zimsen Skoðun Íslenska er leiðinleg Nói Pétur Á Guðnason Skoðun Ólögmæt mismunun eftir búsetu öryrkja fest í lög á Íslandi Jón Frímann Jónsson Skoðun Ísland er á réttri leið Dagbjört Hákonardóttir Skoðun Hverjum voru ráðherrann og RÚV að refsa? Júlíus Valsson Skoðun Ólaunuð vinna kvenna Sigríður Ingibjörg Ingadóttir,Steinunn Bragadóttir Skoðun Stjórnvöld beita sleggjunni og ferðaþjónustan á að liggja undir höggum Þórir Garðarsson Skoðun Almenningur og breiðu bök ríkisstjórnarinnar Diljá Mist Einarsdóttir Skoðun Þrjú slys á sama stað en svarið er: Það er allt í lagi hér! Róbert Ragnarsson Skoðun Skoðun Skoðun Ólaunuð vinna kvenna Sigríður Ingibjörg Ingadóttir,Steinunn Bragadóttir skrifar Skoðun Stjórnvöld beita sleggjunni og ferðaþjónustan á að liggja undir höggum Þórir Garðarsson skrifar Skoðun Ólögmæt mismunun eftir búsetu öryrkja fest í lög á Íslandi Jón Frímann Jónsson skrifar Skoðun Ísland er á réttri leið Dagbjört Hákonardóttir skrifar Skoðun Sameining vinstrisins Hlynur Már V. skrifar Skoðun Lágpunktur umræðunnar Jón Pétur Zimsen skrifar Skoðun Almenningur og breiðu bök ríkisstjórnarinnar Diljá Mist Einarsdóttir skrifar Skoðun Það sem voru „bjartari tímar“ í fyrra eru nú bölvaðar skattahækkanir Þórður Snær Júlíusson skrifar Skoðun Hverjum voru ráðherrann og RÚV að refsa? Júlíus Valsson skrifar Skoðun Íslenska er leiðinleg Nói Pétur Á Guðnason skrifar Skoðun Þrjú slys á sama stað en svarið er: Það er allt í lagi hér! Róbert Ragnarsson skrifar Skoðun Réttar upplýsingar um rekstur og fjármögnun RÚV Stefán Eiríksson,Björn Þór Hermannsson skrifar Skoðun Kjósið reið og óupplýst! Ragnheiður Kristín Finnbogadóttir skrifar Skoðun Ekkert barn á Íslandi á að búa við fátækt Kolbrún Áslaugar Baldursdóttir skrifar Skoðun Árásir á gyðinga í skugga þjóðarmorðs Helen Ólafsdóttir skrifar Skoðun Hundrað doktorsgráður Ólafur Eysteinn Sigurjónsson skrifar Skoðun EES: ekki slagorð — heldur réttindi Yngvi Ómar Sigrúnarson skrifar Skoðun Að þjóna íþróttum Rögnvaldur Hreiðarsson skrifar Skoðun „Quiet, piggy“ Harpa Kristbergsdóttir skrifar Skoðun Ísland er ekki í hópi þeirra sem standa sig best í loftslagsmálum Eyþór Eðvarðsson skrifar Skoðun Ísland, öryggi og almennur viðbúnaður Magnús Árni Skjöld Magnússon skrifar Skoðun Um ólaunaða vinnu, velsæld og nýja sýn á hagkerfið Dóra Guðrún Guðmundsdóttir,Soffía S. Sigurgeirsdóttir,Elva Rakel Jónsdóttir skrifar Skoðun Leysum húsnæðisvandann Guðjón Sigurbjartsson skrifar Skoðun Hugleiðing um jól, fæðingu Krists og inngilding á Íslandi Nicole Leigh Mosty skrifar Skoðun Betri en við höldum Hjálmar Gíslason skrifar Skoðun Draumurinn um ESB-samning er uppgjöf – Ekki fórna framtíðinni fyrir falsöryggi Eggert Sigurbergsson skrifar Skoðun Setjum við Ísland í fyrsta sæti? Júlíus Valsson skrifar Skoðun Misskilningur Viðreisnar um áhrif EES-úrsagnar á Íslendinga erlendis Eggert Sigurbergsson skrifar Skoðun Skattahækkanir í felum – árás á heimilin Lóa Jóhannsdóttir skrifar Skoðun Að fyrirgefa sjálfum sér Sigurður Árni Reynisson 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 Stjórnvöld beita sleggjunni og ferðaþjónustan á að liggja undir höggum Þórir Garðarsson skrifar
Skoðun Það sem voru „bjartari tímar“ í fyrra eru nú bölvaðar skattahækkanir Þórður Snær Júlíusson skrifar
Skoðun Réttar upplýsingar um rekstur og fjármögnun RÚV Stefán Eiríksson,Björn Þór Hermannsson skrifar
Skoðun Um ólaunaða vinnu, velsæld og nýja sýn á hagkerfið Dóra Guðrún Guðmundsdóttir,Soffía S. Sigurgeirsdóttir,Elva Rakel Jónsdóttir skrifar
Skoðun Draumurinn um ESB-samning er uppgjöf – Ekki fórna framtíðinni fyrir falsöryggi Eggert Sigurbergsson skrifar
Skoðun Misskilningur Viðreisnar um áhrif EES-úrsagnar á Íslendinga erlendis Eggert Sigurbergsson skrifar