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 Braggablús Ölmu Eyþór Kristleifsson Skoðun Heilbrigðiskerfi framtíðarinnar Victor Guðmundsson Skoðun Vók er vont – frambjóðandi XL kærður til lögreglu Kári Allansson Skoðun Kosningabaráttan er kostuð af þér Ragnar Sigurður Kristjánsson Skoðun Ráðherrann Gísli Hvanndal Jakobsson Skoðun Af hverju ætti ég að standa með kennurum? Stefán Birgir Jóhannesson Skoðun Er „woke-ismi“ genginn of langt? Tanja Mjöll Ísfjörð Magnúsdóttir Skoðun Helvítis Píratarnir Unnar Þór Sæmundsson Skoðun Dýrkeypt jólagjöf Áslaug Arna Sigurbjörnsdóttir Skoðun Veldu Viðreisn Katrín Sigríður J Steingrímsdóttir Skoðun Skoðun Skoðun Flokkur í felulitum Björn Gíslason skrifar Skoðun Augljós og sýnilegur ávinningur í styttingu biðlista Jóhann F K Arinbjarnarson skrifar Skoðun Staðreyndir í útlendingamálum Guðrún Hafsteinsdóttir skrifar Skoðun Rangfærslur um ferðaþjónustuna Pétur Óskarsson skrifar Skoðun Framtíð án sleggju: Vaxtalækkanir og skattalækkanir í þágu heimilanna Ingveldur Anna Sigurðardóttir skrifar Skoðun Við erum hér fyrir þig Elvar Eyvindsson,Guðbjörg Elísa Hafsteinsdóttir,Bogi Kristjánsson skrifar Skoðun Vók er vont – frambjóðandi XL kærður til lögreglu Kári Allansson skrifar Skoðun Þetta kostar Davíð Már Sigurðsson skrifar Skoðun Þrífætta svínið og auðlindarentan Heiðrún Lind Marteinsdóttir skrifar Skoðun Er nóg að bara brjóta land? Þorvaldur Rúnarsson skrifar Skoðun Íslensk ferðaþjónusta til framtíðar: Næstu skref Lilja Dögg Alfreðsdóttir skrifar Skoðun Að kjósa taktískt Vilborg Gunnarsdóttir skrifar Skoðun Að standa vörð um þjóðina Eiríkur S. Svavarsson skrifar Skoðun Jöfn tækifæri í boði Sjálfstæðisflokksins Snorri Ingimarsson skrifar Skoðun Íslendingar, ekki vera fávitar! Tómas Ellert Tómasson skrifar Skoðun Náttúran er stærsta kosningamálið Skúli Skúlason skrifar Skoðun Ásýnd spillingar Jón Ármann Steinsson skrifar Skoðun Pólitík í pípunum Áslaug Arna Sigurbjörnsdóttir skrifar Skoðun Veldu Viðreisn Katrín Sigríður J Steingrímsdóttir skrifar Skoðun Hugsi eftir íbúafund gærdagsins Jón Hjörleifur Stefánsson skrifar Skoðun Framtíðin er í húfi Ásmundur Einar Daðason skrifar Skoðun Drodzy Polacy Jóhann Karl Sigurðsson skrifar Skoðun Fáránleg fjármálastjórn Sigurður Oddsson skrifar Skoðun Fyrirsjáanleiki fyrir ferðaþjónustuna Hanna Katrín Friðriksson skrifar Skoðun Sjávarútvegurinn - Unga fólkið er framtíðin Arnar Jónsson,Hreinn Pétursson skrifar Skoðun Hver verða lykilgildin í næsta stjórnarsáttmála? Gunnar Hersveinn skrifar Skoðun Ungt fólk í Hafnarfirði stendur með Rósu Guðbjartsdóttur Hópur ungs fólks í Hafnarfirði skrifar Skoðun Kjósum frið Guttormur Þorsteinsson skrifar Skoðun Af hverju kýs ég frjálslyndi og frelsi? Thelma Rut Haukdal Magnúsdóttir skrifar Skoðun Píratar, frumkvöðlar í íslenskum stjórnmálum Helga Völundardóttir 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 Framtíð án sleggju: Vaxtalækkanir og skattalækkanir í þágu heimilanna Ingveldur Anna Sigurðardóttir skrifar
Skoðun Við erum hér fyrir þig Elvar Eyvindsson,Guðbjörg Elísa Hafsteinsdóttir,Bogi Kristjánsson skrifar
Skoðun Ungt fólk í Hafnarfirði stendur með Rósu Guðbjartsdóttur Hópur ungs fólks í Hafnarfirði skrifar