Почему производство алюминия энергоемко
Первичный алюминий производится электролизом глинозема в процессе Холла-Эру, который потребляет большое количество электроэнергии. Для производства одной тонны первичного алюминия обычно требуется от 13 000 до 15 000 кВтч электроэнергии, и только на этап плавки приходится основная доля мирового промышленного потребления электроэнергии. Поскольку этот процесс очень энергоемкий, углеродоемкость энергосистемы, питающей металлургический завод, является крупнейшим фактором в углеродном следе готового металла.
Основные источники выбросов CO2
Выбросы возникают из нескольких различных источников. Углеродные аноды расходуются во время электролиза, реагируя с кислородом с прямым выделением CO2. Процесс Байера, который перерабатывает боксит в глинозем, использует ископаемое топливо для нагрева и выделяет CO2 в результате прокаливания. Обжиг анода, при котором нефтяной кокс и каменноугольный пек превращаются в угольные блоки, выделяет дополнительные парниковые газы. Небольшие количества перфторуглеродных газов также могут выделяться при анодных эффектах на металлургических заводах, и эти газы обладают очень высоким потенциалом глобального потепления даже в небольших количествах.
Первичный и переработанный алюминий
Переработка кардинально меняет картину. Для плавки алюминиевого лома требуется всего около 5 процентов энергии первичного производства, примерно 600 кВтч на тонну по сравнению с более чем 13 000 кВтч, а соответствующий углеродный след составляет примерно 5 процентов от первичного металла. Поскольку алюминий можно многократно перерабатывать без потери его свойств, поток металлолома напрямую заменяет первичный металл во многих продуктах. Упаковочная, автомобильная и строительная отрасли все чаще требуют использования переработанных материалов для достижения целей по сокращению выбросов углекислого газа, а доступность чистого лома становится стратегически важным фактором.
Технологии, которые сокращают выбросы
Несколько технологических направлений сокращают выбросы углекислого газа в промышленность. Инертные аноды заменяют расходуемые угольные аноды не-расходными материалами, исключая прямые выбросы CO2 в результате потребления анодов. Разрабатываются способы восстановления и прокаливания глинозема на основе водорода-, чтобы заменить углерод в качестве восстановителя. Улавливание и хранение углерода позволяет удалить CO2 из выхлопных газов плавильных заводов, а механическая рекомпрессия паров повышает энергоэффективность при рафинировании глинозема. Прежде всего, перевод металлургических заводов на возобновляемую электроэнергию, такую как гидроэнергетика, энергия ветра и солнца, является наиболее эффективным единственным рычагом, доступным сегодня.
Роль источника электроэнергии
Источник электроэнергии может на порядок изменить экологический след тонны алюминия. Металлургические заводы, работающие от угольных сетей,-могут производить от 15 до 20 тонн CO2 на тонну алюминия, тогда как металлургические заводы, использующие гидроэнергетику, могут производить менее 4 тонн. Вот почему производители перемещают мощности в регионы,-богатые возобновляемыми источниками энергии, подписывают долгосрочные-соглашения об использовании возобновляемых источников энергии и инвестируют в декарбонизацию энергосистем. Выбросы категории 2 от покупной электроэнергии доминируют в жизненном цикле, поэтому декарбонизация рынков электроэнергии необходима алюминиевой промышленности для достижения чистых-нулевых целей.
Углеродная политика и международная торговля
Механизмы ценообразования на выбросы углерода меняют торговлю алюминием. Схемы регулирования выбросов углерода на границе, такие как механизм ЕС, вводят сборы, связанные с выбросами-углерода, на импортируемые товары, поощряя экспортеров внедрять технологии плавки с низким-углеродом и возобновляемые источники энергии, чтобы оставаться конкурентоспособными. Внутренние углеродные рынки в основных странах-производителях также увеличивают затраты на выбросы, что стимулирует инвестиции в энергоэффективность и контроль ПФУ. Ожидается, что со временем такая политика сместит торговые потоки в сторону производителей с низким-углеродом и создаст измеримую надбавку к цене на экологически чистый алюминий.
Часто задаваемые вопросы
Вопрос: Сколько CO2 выбрасывается на тонну первичного алюминия?
Ответ: Эта цифра зависит от структуры производства электроэнергии и технологии, но типичные опубликованные значения варьируются от 10 до 20 тонн эквивалента CO2 на тонну первичного алюминия, при этом угольные-плавильные печи находятся на верхнем уровне, а гидро-плавильные печи значительно ниже 4 тонн.
Вопрос: Действительно ли переработанный алюминий углеродно-нейтрален?
Ответ: Не полностью, но переработка потребляет примерно на 95 процентов меньше энергии, чем первичное производство, и выделяет примерно на 95 процентов меньше CO2, что делает вторичный алюминий самым низким-углеродным способом, доступным сегодня.
Вопрос: Что такое инертные аноды и почему они имеют значение?
О: Инертные аноды изготовлены из не-углеродных материалов, которые не расходуются во время электролиза, поэтому они устраняют прямой выброс CO2, выделяемый углеродными анодами, а также устраняют необходимость обжига анодов, сокращая как выбросы, так и стоимость процесса.
Вопрос: Почему гидроэнергетика производит низко-алюминий с низким содержанием углерода?
Ответ: Электролизная электроэнергия является доминирующим источником выбросов, а гидроэнергетика генерирует электроэнергию без сжигания ископаемого топлива. Поэтому металлургические заводы в регионах,-богатых гидроэнергией, сообщают о выбросах углекислого газа в несколько раз ниже, чем на угольных сетях.
Вопрос: Как покупатели могут определить низкоуглеродистый-алюминий?
Ответ: Покупатели могут запросить у поставщиков данные об углеродном следе продукции, найти схемы сертификации, которые проверяют источники энергии плавильного завода и уровни выбросов, а также указать алюминий с высоким содержанием переработанного сырья, если это позволяет приложение.