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 Helvítis Píratarnir Unnar Þór Sæmundsson Skoðun Heilbrigðiskerfi framtíðarinnar Victor Guðmundsson Skoðun Af hverju ætti ég að standa með kennurum? Stefán Birgir Jóhannesson Skoðun Ráðherrann Gísli Hvanndal Jakobsson Skoðun Er „woke-ismi“ genginn of langt? Tanja Mjöll Ísfjörð Magnúsdóttir Skoðun Dýrkeypt jólagjöf Áslaug Arna Sigurbjörnsdóttir Skoðun Sálfræðiþjónusta: Ég var heppinn að pabbi hafi greinst með krabbamein Davíð Brynjar Sigurjónsson Skoðun Ísland - land tækifæranna Ragnhildur Jónsdóttir Skoðun Kosningabaráttan er kostuð af þér Ragnar Sigurður Kristjánsson Skoðun Skoðun Skoðun Píratar, frumkvöðlar í íslenskum stjórnmálum Helga Völundardóttir skrifar Skoðun Lilja lofar öllu fögru Björn B Björnsson skrifar Skoðun Siðlaus einkavæðing gegn almannahagsmunum Finnbjörn A. Hermannsson,Sonja Ýr Þorbergsdóttir skrifar Skoðun Reikningskúnstir Ragnars Þórs Björn Leví Gunnarsson skrifar Skoðun Sögulegt tækifæri Logi Einarsson,Eydís Ásbjörnsdóttir,Sæunn Gísladóttir,Sindri S. Kristjánsson skrifar Skoðun X í C fyrir framtíð á Íslandi Lovísa Oktovía Eyvindsdóttir skrifar Skoðun Kosið um stefnu Axel Jón Ellenarson skrifar Skoðun Byggjum og náum niður vöxtum og verðbólgu Eyjólfur Ármannsson skrifar Skoðun Ríkisstjórnir síðustu ára hafa vanrækt barnamál Lúðvík Júlíusson skrifar Skoðun Opnum fjöldahjálparstöð! Aðalheiður Jónsdóttir skrifar Skoðun Öflug garðyrkja – lykill að matvælaöryggi og grænni framtíð Guðrún Hafsteinsdóttir,Vilhjálmur Árnason skrifar Skoðun Vinnum gullið, stór áfangi inn í bjarta framtíð íþrótta á Íslandi Vésteinn Hafsteinsson skrifar Skoðun HSU réttir upp hönd í aðdraganda Alþingiskosninga Díana Óskarsdóttir skrifar Skoðun Sagnaarfur Biblíunnar – Umhverfisvernd og syndaflóð Sigurvin Lárus Jónsson skrifar Skoðun Nei þeir mega það ekki! Helga Dögg Sverrisdóttir skrifar Skoðun Höldum rónni og höldum áfram Hildur Sverrisdóttir skrifar Skoðun Raunveruleiki vændis Drífa Snædal skrifar Skoðun Tryggjum breytingar í málefnum eldri borgara Alma D. Möller skrifar Skoðun Af hverju ætti ég að standa með kennurum? Stefán Birgir Jóhannesson skrifar Skoðun Sjálfstæðisflokkurinn stendur með landsbyggðinni Hildur Sólveig Sigurðardóttir skrifar Skoðun Ísland - land tækifæranna Ragnhildur Jónsdóttir skrifar Skoðun Fimm forgangsatriði í málefnum fatlaðs fólks Guðmundur Ingi Guðbrandsson skrifar Skoðun Dýrkeypt jólagjöf Áslaug Arna Sigurbjörnsdóttir skrifar Skoðun Íslenska, hvað? Gauti Kristmannsson skrifar Skoðun Óður til kennara María Rut Kristinsdóttir skrifar Skoðun Frelsið er yndislegt Gabríel Ingimarsson skrifar Skoðun Sálfræðiþjónusta: Ég var heppinn að pabbi hafi greinst með krabbamein Davíð Brynjar Sigurjónsson skrifar Skoðun Réttlætismál fyrir eldri borgara Jónína Björk Óskarsdóttir skrifar Skoðun Kosningabaráttan er kostuð af þér Ragnar Sigurður Kristjánsson skrifar Skoðun Að kjósa annað en Framsókn er að kjósa kyrrstöðu eða afturför í heilbrigðismálum Jóhann F. K. Arinbjarnarson 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.
Sálfræðiþjónusta: Ég var heppinn að pabbi hafi greinst með krabbamein Davíð Brynjar Sigurjónsson Skoðun
Skoðun Siðlaus einkavæðing gegn almannahagsmunum Finnbjörn A. Hermannsson,Sonja Ýr Þorbergsdóttir skrifar
Skoðun Sögulegt tækifæri Logi Einarsson,Eydís Ásbjörnsdóttir,Sæunn Gísladóttir,Sindri S. Kristjánsson skrifar
Skoðun Öflug garðyrkja – lykill að matvælaöryggi og grænni framtíð Guðrún Hafsteinsdóttir,Vilhjálmur Árnason skrifar
Skoðun Vinnum gullið, stór áfangi inn í bjarta framtíð íþrótta á Íslandi Vésteinn Hafsteinsson skrifar
Skoðun Sálfræðiþjónusta: Ég var heppinn að pabbi hafi greinst með krabbamein Davíð Brynjar Sigurjónsson skrifar
Skoðun Að kjósa annað en Framsókn er að kjósa kyrrstöðu eða afturför í heilbrigðismálum Jóhann F. K. Arinbjarnarson skrifar
Sálfræðiþjónusta: Ég var heppinn að pabbi hafi greinst með krabbamein Davíð Brynjar Sigurjónsson Skoðun