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 „Múslimahjörðin“ að taka yfir Ísland? Árni Þór Þórsson Skoðun Halldór 10.01.2026 Halldór Sjálfstæðisflokkurinn yfirgefur okkur Lárus Bl. Sigurðsson Skoðun Málið of stórt fyrir þjóðina Hjörtur J. Guðmundsson Skoðun Af hverju efast fólk enn – þegar loftslagsvísindin eru skýr? Eyþór Eðvarðsson Skoðun Þegar samhengi breytist – og orðræðan með Bogi Ragnarsson Skoðun Manst þú eftir hverfinu þínu? Pétur Marteinsson Skoðun Að elska nóg til að sleppa takinu Ingrid Kuhlman Skoðun Reykjavík má ekki bregðast eldri borgurum Gunnar Einarsson Skoðun Traust: Hinn ósýnilegi hornsteinn íslenskrar heilbrigðisþjónustu Jón Magnús Kristjánsson Skoðun Skoðun Skoðun Þegar samhengi breytist – og orðræðan með Bogi Ragnarsson skrifar Skoðun Íþróttaskuld Kristinn Albertsson skrifar Skoðun Traust: Hinn ósýnilegi hornsteinn íslenskrar heilbrigðisþjónustu Jón Magnús Kristjánsson skrifar Skoðun Að vera vakandi karlmaður Sigurður Árni Reynisson skrifar Skoðun Mýtuvaxtarverkin - inngangskúrs í loftslagsafneitun Sveinn Atli Gunnarsson skrifar Skoðun Af hverju efast fólk enn – þegar loftslagsvísindin eru skýr? Eyþór Eðvarðsson skrifar Skoðun Reykjavík má ekki bregðast eldri borgurum Gunnar Einarsson skrifar Skoðun Að elska nóg til að sleppa takinu Ingrid Kuhlman skrifar Skoðun Ábyrgð og aðgerðir – fyrsta ár Flokks fólksins í meirihluta borgarstjórnar Einar Sveinbjörn Guðmundsson skrifar Skoðun Ný kynslóð Björg Magnúsdóttir skrifar Skoðun Manst þú eftir hverfinu þínu? Pétur Marteinsson skrifar Skoðun Málið of stórt fyrir þjóðina Hjörtur J. Guðmundsson skrifar Skoðun Sjálfstæðisflokkurinn yfirgefur okkur Lárus Bl. Sigurðsson skrifar Skoðun Bókun 35: Þegar Alþingi missir síðasta orðið Júlíus Valsson skrifar Skoðun „Múslimahjörðin“ að taka yfir Ísland? Árni Þór Þórsson skrifar Skoðun Ahhh! Þess vegna vill Trump eignast Grænland! Ágúst Kvaran skrifar Skoðun 35% aukning í millilandaflugi um Akureyrarflugvöll Ásthildur Sturludóttir skrifar Skoðun Við erum hjartað í boltanum Ásgeir Sveinsson skrifar Skoðun Áramótaheit sem endast Sigrún Þóra Sveinsdóttir skrifar Skoðun Vernd hvala er þjóðaröryggismál Micah Garen skrifar Skoðun Tímabært að koma böndum á gjaldskyldufrumskóginn Hanna Katrín Friðriksson skrifar Skoðun Uppgjöf í barnamálum Bozena Raczkowska skrifar Skoðun Að óttast að það verði sem orðið er Helga Þórólfsdóttir skrifar Skoðun Börnin okkar eiga betra skilið en ókunnugar afleysingar Kristín Kolbrún Waage Kolbeinsdóttir skrifar Skoðun Að nýta atvinnustefnu til að móta hagvöxt Mariana Mazzucato skrifar Skoðun Villi er allt sem þarf Birgir Liljar Soltani skrifar Skoðun Börnin borga verðið þegar kerfið bregst Svava Björg Mörk skrifar Skoðun Ómissandi innviðir – undirstaða öryggis og viðnáms samfélagsins Sólrún Kristjánsdóttir skrifar Skoðun Atvinnuþátttaka eldra fólks og sjálfbærni Halldór S. Guðmundsson,Kolbeinn H. Stefánsson skrifar Skoðun Mannasættir Teitur Atlason 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.
Traust: Hinn ósýnilegi hornsteinn íslenskrar heilbrigðisþjónustu Jón Magnús Kristjánsson Skoðun
Skoðun Traust: Hinn ósýnilegi hornsteinn íslenskrar heilbrigðisþjónustu Jón Magnús Kristjánsson skrifar
Skoðun Ábyrgð og aðgerðir – fyrsta ár Flokks fólksins í meirihluta borgarstjórnar Einar Sveinbjörn Guðmundsson skrifar
Skoðun Börnin okkar eiga betra skilið en ókunnugar afleysingar Kristín Kolbrún Waage Kolbeinsdóttir skrifar
Skoðun Ómissandi innviðir – undirstaða öryggis og viðnáms samfélagsins Sólrún Kristjánsdóttir skrifar
Skoðun Atvinnuþátttaka eldra fólks og sjálfbærni Halldór S. Guðmundsson,Kolbeinn H. Stefánsson skrifar
Traust: Hinn ósýnilegi hornsteinn íslenskrar heilbrigðisþjónustu Jón Magnús Kristjánsson Skoðun