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 Værum við jafn andvaralaus ef þorskurinn væri í húfi? Halla Hrund Logadóttir Skoðun Er ég bara ónýtt kolefniseining? Jóhanna Malen Skúladóttir Skoðun Hvað er títt af Seðlabankastjóra og unnustu hans? Einar Steingrímsson Skoðun Heita stríðið Halldór Jörgen Olesen Skoðun Réttið upp hönd sem eruð á móti Gunnar Salvarsson Skoðun Hvert fara milljarðarnir og hver hjálpar fólki út úr neyslunni? Halldóra Lillý Jóhannsdóttir Skoðun Þegar líkaminn særir egóið Sigurður Árni Reynisson Skoðun Hálf sagan um fjármagnstekjuskatt Björn Brynjúlfur Björnsson Skoðun Halldór 10.10.2026 Halldór Afkomuöryggi er forsenda listsköpunar Jóna Hlíf Halldórsdóttir Skoðun Skoðun Skoðun Heita stríðið Halldór Jörgen Olesen skrifar Skoðun Er ég bara ónýtt kolefniseining? Jóhanna Malen Skúladóttir skrifar Skoðun Værum við jafn andvaralaus ef þorskurinn væri í húfi? Halla Hrund Logadóttir skrifar Skoðun Þegar líkaminn særir egóið Sigurður Árni Reynisson skrifar Skoðun Alþjóðlegi geðheilbrigðisdagurinn – Hlustum á raddir fólks með reynslu Helga Arnardóttir skrifar Skoðun Hvert fara milljarðarnir og hver hjálpar fólki út úr neyslunni? Halldóra Lillý Jóhannsdóttir skrifar Skoðun Réttið upp hönd sem eruð á móti Gunnar Salvarsson skrifar Skoðun Ríkið hefur gert sig að ritstjóra Sigríður Dagný Sigurbjörnsdóttir skrifar Skoðun Afkomuöryggi er forsenda listsköpunar Jóna Hlíf Halldórsdóttir skrifar Skoðun Tóm-stundar-iðkun Kristín Björg Viggósdóttir skrifar Skoðun Sjáðu þig - taktu eftir breytingum Birgitta Lind Vilhjálmsdóttir skrifar Skoðun Hálf sagan um fjármagnstekjuskatt Björn Brynjúlfur Björnsson skrifar Skoðun Geðheilbrigði - sameiginlegt verkefni okkar allra Snæfríður Jóhannesdóttir,Þórey Rósa Einarsdóttir skrifar Skoðun Í hverju felst virðing fyrir lífinu? Ingrid Kuhlman skrifar Skoðun Hvað er títt af Seðlabankastjóra og unnustu hans? Einar Steingrímsson skrifar Skoðun Ríkið stal þremur árum frá ungum föður og syni hans Íris Erlingsdóttir skrifar Skoðun Glassúrfólkið Ólöf Skaftadóttir,Kristín Gunnarsdóttir,Hjörvar Hafliðason,Birkir Karl Sigurðsson,Leifur Þorsteinsson,Þórarinn Hjartarson,Gísli Freyr Valdórsson,Gurrý Jónsdóttir,Lína Birgitta,Sólrún Diego skrifar Skoðun Hvenær á að segja upp kjarasamningum? Jónas Yngvi Ásgrímsson skrifar Skoðun „Raflítri“ Hvað kostar bensínlítraígildi? Sigurður Ingi Friðleifsson skrifar Skoðun Orð skipta máli Guðrún Jóna Guðlaugsdóttir skrifar Skoðun Tóbaksfyrirtækin eiga ekki að skrifa lögin Vala Smáradóttir,Jóhanna Kristjánsdóttir skrifar Skoðun Er ríkið að styrkja sveitarstjórnarstigið – en veikja undirstöður þess? Sigríður Hjaltadóttir skrifar Skoðun Að skattleggja fjarlægðir og búsetu fólks Jón Bjarnason skrifar Skoðun Ertu þroskaheft? Áslaug Þorsteinsdóttir skrifar Skoðun Börn eiga ekki að bera ábyrgð á vandamálum fullorðinna Elísabet Heiða Valdemarsdóttir skrifar Skoðun Hvað fær Ísland fyrir Seyðisfjörð? Ólafur Margeirsson skrifar Skoðun Gerum gott betra – þorum að horfa á allar hliðar Elísabet Reynisdóttir skrifar Skoðun Það gengur svo vel hjá okkur! Kristján Freyr Halldórsson skrifar Skoðun Hver er framtíð litlu hjúkrunarheimilanna á landsbyggðinni? Eydís Inga Sigurjónsdóttir skrifar Skoðun Skammsýni eða skynsemi? Skúli Mogensen 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 Alþjóðlegi geðheilbrigðisdagurinn – Hlustum á raddir fólks með reynslu Helga Arnardóttir skrifar
Skoðun Hvert fara milljarðarnir og hver hjálpar fólki út úr neyslunni? Halldóra Lillý Jóhannsdóttir skrifar
Skoðun Geðheilbrigði - sameiginlegt verkefni okkar allra Snæfríður Jóhannesdóttir,Þórey Rósa Einarsdóttir skrifar
Skoðun Glassúrfólkið Ólöf Skaftadóttir,Kristín Gunnarsdóttir,Hjörvar Hafliðason,Birkir Karl Sigurðsson,Leifur Þorsteinsson,Þórarinn Hjartarson,Gísli Freyr Valdórsson,Gurrý Jónsdóttir,Lína Birgitta,Sólrún Diego skrifar
Skoðun Er ríkið að styrkja sveitarstjórnarstigið – en veikja undirstöður þess? Sigríður Hjaltadóttir skrifar
Skoðun Börn eiga ekki að bera ábyrgð á vandamálum fullorðinna Elísabet Heiða Valdemarsdóttir skrifar
Skoðun Hver er framtíð litlu hjúkrunarheimilanna á landsbyggðinni? Eydís Inga Sigurjónsdóttir skrifar