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 Stefnubreyting Miðflokksins gegn hagsmunum bænda Þórarinn Ingi Pétursson,Þuríður Lillý Sigurðardóttir,Jóhann Friðrik Friðriksson,Sigurður Eyjólfur Sigurjónsson,Stefán Vagn Stefánsson,Halla Signý Kristjánsdóttir Skoðun Kennari í verkfalli Hólmfríður Þorgeirsdóttir Skoðun Geðdeild Akureyrar aðeins með 10 pláss á legudeild fyrir sjúklinga með alvarlegan geðrænan vanda Gísli Hvanndal Jakobsson Skoðun Opið bréf til forystu Kennarasambands Íslands (KÍ): Endurskoðum aðferðafræði verkfallsins Valgerður Bára Bárðardóttir Skoðun Verðbólga í boði Viðreisnar Hjörtur J. Guðmundsson Skoðun Neglum niður vextina Kristrún Frostadóttir Skoðun Ekki láta kaupa atkvæði þitt Alexandra Briem Skoðun Ísland 2074 Kjartan Magnússon Skoðun 200 þúsund til að búa í fatahengi LOL Derek T. Allen Skoðun 16 ára aldurstakmark á samfélagsmiðlum Skúli Bragi Geirdal Skoðun Skoðun Skoðun Feður eiga undir högg að sækja í forsjármálum Jörgen Ingimar Hansson skrifar Skoðun Mikill má máttur Viðreisnar og áhrif um alla Evrópu, líka á Pútín, vera Ole Anton Bieltvedt skrifar Skoðun Geðdeild Akureyrar aðeins með 10 pláss á legudeild fyrir sjúklinga með alvarlegan geðrænan vanda Gísli Hvanndal Jakobsson skrifar Skoðun Frír hádegisverður í boði Friedmans Róbert Björnsson skrifar Skoðun Höldum áfram með íslenskuna og konuna Helga Dögg Sverrisdóttir skrifar Skoðun Ekki láta kaupa atkvæði þitt Alexandra Briem skrifar Skoðun Afnemum fátæktina Helgi Máni Sigurðsson skrifar Skoðun Krónur, evrur og fullveldi Bjarni Benediktsson skrifar Skoðun Ný ríkisstjórn styrki meistarakerfi löggiltra iðngreina Hópur formanna fag- og meistarafélaga innan SI skrifar Skoðun Stefnubreyting Miðflokksins gegn hagsmunum bænda Þórarinn Ingi Pétursson,Þuríður Lillý Sigurðardóttir,Jóhann Friðrik Friðriksson,Sigurður Eyjólfur Sigurjónsson,Stefán Vagn Stefánsson,Halla Signý Kristjánsdóttir skrifar Skoðun Farsældarlögin snúast ekki um börnin Lúðvík Júlíusson skrifar Skoðun Víðtæk og öflug barátta gegn einmanaleika á Íslandi Guðrún Svava Viðarsdóttir skrifar Skoðun Framsókn í geðheilbrigðismálum Kjartan Helgi Ólafsson skrifar Skoðun 200 þúsund til að búa í fatahengi LOL Derek T. Allen skrifar Skoðun Kennari í verkfalli Hólmfríður Þorgeirsdóttir skrifar Skoðun Við viljum – kröfugerð fólks með fötlun! Unnur Hrefna Jóhannsdóttir skrifar Skoðun Opið bréf til forystu Kennarasambands Íslands (KÍ): Endurskoðum aðferðafræði verkfallsins Valgerður Bára Bárðardóttir skrifar Skoðun Óæskilegar uppskerur Anna Bergþórsdóttir skrifar Skoðun Úreltar og óréttmætar hvalveiðar Henry Alexander Henrysson skrifar Skoðun Bætum umhverfið svo öll börn geti blómstrað Kristín Kolbrún Kolbeinsdóttir Waage skrifar Skoðun Neglum niður vextina Kristrún Frostadóttir skrifar Skoðun Áhyggjulaust ævikvöld Gísli Rafn Ólafsson skrifar Skoðun Verðbólga í boði Viðreisnar Hjörtur J. Guðmundsson skrifar Skoðun Afsláttur af mannréttindum Heiða Ingimarsdóttir skrifar Skoðun Er 0,145% bankaskattur virkilega nóg? Ásthildur Lóa Þórsdóttir skrifar Skoðun Útrýmum kjaragliðnun Jónína Björk Óskarsdóttir skrifar Skoðun 16 ára aldurstakmark á samfélagsmiðlum Skúli Bragi Geirdal skrifar Skoðun Ísland 2074 Kjartan Magnússon skrifar Skoðun Börn, ungmenni og geðheilsa Tómas Þór Þórðarson,Gunnar Örn Jóhannsson skrifar Skoðun Kærleikur í kaós Hafdís Hrönn Hafsteinsdóttir 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.
Stefnubreyting Miðflokksins gegn hagsmunum bænda Þórarinn Ingi Pétursson,Þuríður Lillý Sigurðardóttir,Jóhann Friðrik Friðriksson,Sigurður Eyjólfur Sigurjónsson,Stefán Vagn Stefánsson,Halla Signý Kristjánsdóttir Skoðun
Geðdeild Akureyrar aðeins með 10 pláss á legudeild fyrir sjúklinga með alvarlegan geðrænan vanda Gísli Hvanndal Jakobsson Skoðun
Opið bréf til forystu Kennarasambands Íslands (KÍ): Endurskoðum aðferðafræði verkfallsins Valgerður Bára Bárðardóttir Skoðun
Skoðun Mikill má máttur Viðreisnar og áhrif um alla Evrópu, líka á Pútín, vera Ole Anton Bieltvedt skrifar
Skoðun Geðdeild Akureyrar aðeins með 10 pláss á legudeild fyrir sjúklinga með alvarlegan geðrænan vanda Gísli Hvanndal Jakobsson skrifar
Skoðun Ný ríkisstjórn styrki meistarakerfi löggiltra iðngreina Hópur formanna fag- og meistarafélaga innan SI skrifar
Skoðun Stefnubreyting Miðflokksins gegn hagsmunum bænda Þórarinn Ingi Pétursson,Þuríður Lillý Sigurðardóttir,Jóhann Friðrik Friðriksson,Sigurður Eyjólfur Sigurjónsson,Stefán Vagn Stefánsson,Halla Signý Kristjánsdóttir skrifar
Skoðun Opið bréf til forystu Kennarasambands Íslands (KÍ): Endurskoðum aðferðafræði verkfallsins Valgerður Bára Bárðardóttir skrifar
Stefnubreyting Miðflokksins gegn hagsmunum bænda Þórarinn Ingi Pétursson,Þuríður Lillý Sigurðardóttir,Jóhann Friðrik Friðriksson,Sigurður Eyjólfur Sigurjónsson,Stefán Vagn Stefánsson,Halla Signý Kristjánsdóttir Skoðun
Geðdeild Akureyrar aðeins með 10 pláss á legudeild fyrir sjúklinga með alvarlegan geðrænan vanda Gísli Hvanndal Jakobsson Skoðun
Opið bréf til forystu Kennarasambands Íslands (KÍ): Endurskoðum aðferðafræði verkfallsins Valgerður Bára Bárðardóttir Skoðun