Καθαρισμός του «θαυματουργού μετάλλου»: Πώς να απανθρακώσετε το αλουμίνιο

Το αλουμίνιο έχει περιγραφεί ως «θαυματουργό μέταλλο." Αν και είναι το πιο άφθονο μέταλλο στον φλοιό της γης, η πολυπλοκότητα που συνεπάγεται η διύλισή του έκανε το αλουμίνιο πιο πολύτιμο από το ασήμι ή τον χρυσό κατά τη διάρκεια του 19ου αιώνα. Ο Ναπολέων Γ' το εκτιμούσε τόσο πολύ που θα σέρβιρε τους πιο τιμώμενους καλεσμένους του το φαγητό τους σε πιάτα αλουμινίου. Παραμένει ένα υλικό υψηλής αξίας σήμερα, βραβευμένο για την ελαφριά ευελιξία του, τη στρατιωτική του αντοχή, την αντοχή στη διάβρωση και επειδή είναι απείρως ανακυκλώσιμο.

Λοιπόν, τι δεν αρέσει; Λοιπόν, η ενεργοβόρα σειρά διεργασιών που μετατρέπουν το ακατέργαστο μετάλλευμα βωξίτη σε καθαρό μέταλλο εκπέμπουν κατά μέσο όρο 16 μετρικοί τόνοι CO2 για κάθε μετρικό τόνο πρωτογενούς αλουμινίου που παράγονται. Ο τομέας στο σύνολό του δημιουργεί γύρω 1.1 δισεκατομμύρια μετρικοί τόνοι CO2 κάθε χρόνο, που αντιπροσωπεύουν το 2% των παγκόσμιων ανθρωπογενών εκπομπών. Περισσότερα από Το 60 τοις εκατό αυτών των εκπομπών προέρχονται από την παραγωγή της ηλεκτρικής ενέργειας που καταναλώνεται κατά τη διαδικασία τήξης.

Επιπλέον, η ζήτηση για το θαυματουργό μέταλλο — που οδηγείται από βιομηχανίες όπως οι μεταφορές, οι κατασκευές, η συσκευασία και ο ηλεκτρικός τομέας — προβλέπεται να αυξηθεί κατά σχεδόν 40 τοις εκατό έως το 2030. Τα δύο τρίτα αυτής της ανάπτυξης αναμένεται από την Κίνα και την Ασία, μια ανησυχία δεδομένου ότι η διαδικασία τήξης της Κίνας εξαρτάται σε μεγάλο βαθμό από δεσμευμένους σταθμούς ηλεκτροπαραγωγής με καύση άνθρακα. Χωρίς πρόοδο στην ανακύκλωση και την απανθρακοποίηση, το Οι εκπομπές του τομέα θα μπορούσαν να ανέλθουν σε σχεδόν 2 δισεκατομμύρια μετρικούς τόνους έως το 2050.

Σκληρός στόχος από την First Movers Coalition

Μια χούφτα νέες τεχνολογίες έχουν τη δυνατότητα να καθαρίσουν το αλουμίνιο, αλλά μόνο οι πιο φιλόδοξες επιτυγχάνουν τον δύσκολο στόχο του Συνασπισμός Πρώτων Κινητών του Παγκόσμιου Οικονομικού Φόρουμ (FMC), μια παγκόσμια πρωτοβουλία για την αξιοποίηση της αγοραστικής δύναμης των εταιρειών για την απομάκρυνση του άνθρακα από τις βιομηχανίες με τις μεγαλύτερες εκπομπές του πλανήτη. Τα μέλη του FMC έχουν δεσμευτεί σε έναν στόχο ότι τουλάχιστον το 10 τοις εκατό του πρωτογενούς αλουμινίου που προμηθεύονται ετησίως έως το 2030 θα παράγεται μέσω διαδικασιών σχεδόν μηδενικών εκπομπών. Ο ορισμός του "σχεδόν μηδέν" είναι το δύσκολο κομμάτι: εκπέμπει λιγότερους από τρεις μετρικούς τόνους CO2 ανά μετρικό τόνο πρωτογενούς αλουμινίου. Αυτό αντιπροσωπεύει μια τεράστια μείωση στις τρέχουσες εκπομπές κατά 85 τοις εκατό ή περισσότερο.

Για να κατανοήσουμε πώς να επιτύχουμε τόσο βαθιά απαλλαγή από άνθρακα, χρειαζόμαστε μια γρήγορη περιήγηση στη διαδικασία κατασκευής αλουμινίου. Ο βωξίτης είναι η πρώτη ύλη — εξορύσσεται από το έδαφος και εξευγενίζεται σε οξείδιο του αλουμινίου, ή «αλουμίνα», μέσω μιας διαδικασίας πολλαπλών φάσεων που περιλαμβάνει θέρμανση σε περίπου 1,000 βαθμούς Κελσίου. Για να επιτευχθεί αυτή η θερμότητα, πολλά διυλιστήρια καίνε επιτόπου ορυκτά καύσιμα, τα οποία εκπέμπουν μεγάλες ποσότητες CO2 στη διαδικασία. Η δεύτερη διαδικασία, γνωστή ως τήξη, μετατρέπει την αλουμίνα σε καθαρό μέταλλο αλουμινίου μέσω ηλεκτρόλυσης, η οποία χρησιμοποιεί πολύ ηλεκτρισμό και ανόδους άνθρακα που εκπέμπουν επίσης μεγάλες ποσότητες CO2.

Οι υπάρχουσες μορφές ανανεώσιμης ενέργειας —όπως η υδροηλεκτρική ή η ηλιακή— θα μας φέρουν περίπου τα δύο τρίτα της διαδρομής προς το αλουμίνιο μηδενικών εκπομπών.

Τα καλά νέα είναι ότι οι υπάρχουσες μορφές ανανεώσιμης ενέργειας - όπως η υδροηλεκτρική ή η ηλιακή - θα μας οδηγήσουν περίπου στα δύο τρίτα του δρόμου προς το αλουμίνιο μηδενικών εκπομπών. Μπορούμε να χρησιμοποιήσουμε καθαρή ενέργεια για τους νέους ηλεκτρισμένους λέβητες και ασβεστοποιητές που εμπλέκονται στη διύλιση του μεταλλεύματος βωξίτη σε αλουμίνα — καθώς και για τη διαδικασία τήξης με ένταση ηλεκτρισμού. Αλλά αυτό μπορεί να είναι ακριβό βραχυπρόθεσμα. Σημαίνει μετακίνηση των μονάδων σε τοποθεσίες με πρόσβαση σε ανανεώσιμες πηγές ενέργειας και μετασκευή των διυλιστηρίων για την εγκατάσταση του νέου εξοπλισμού.

Ορισμένες αναδυόμενες νέες τεχνολογίες — οι οποίες μπορούν να εφαρμοστούν σε υπάρχουσες μονάδες αλουμινίου — μπορούν να συμβάλουν στη μείωση του χάσματος προς το αλουμίνιο μηδενικών εκπομπών. Η διαδικασία τήξης μπορεί να απελευθερωθεί πλήρως από τον άνθρακα αντικαθιστώντας αυτές τις ανόδους άνθρακα με αδρανείς ανόδους που εκπέμπουν οξυγόνο αντί για CO2. Μια διαδικασία γνωστή ως «μηχανική επανασυμπίεση ατμών» επιτρέπει τη θερμική ενέργεια που απαιτείται για τη διύλιση να ανακυκλώνεται αντί να απελευθερώνεται. Και για τις υπόλοιπες εκπομπές, υπάρχουν τεχνολογίες όπως η δέσμευση, η χρήση και η αποθήκευση άνθρακα (CCUS) για την παρεμπόδιση των εκπομπών τόσο από τη διύλιση όσο και από τη διαδικασία τήξης. Όταν μερικές από αυτές τις πρωτοποριακές τεχνολογίες χρησιμοποιούνται σε συνδυασμό, μπορούν να οδηγήσουν ολόκληρη τη διαδικασία παραγωγής αλουμινίου κάτω από το όριο των 3 μετρικών τόνων CO2 ανά μετρικό τόνο πρωτογενούς αλουμινίου.

Σε αντίθεση με τους περισσότερους άλλους τομείς στο FMC, η ανακύκλωση μπορεί να παίξει μεγάλο ρόλο στο ταξίδι προς την απεξάρτηση από τον άνθρακα του τομέα του αλουμινίου, ειδικά καθώς το μέταλλο θεωρείται απείρως ανακυκλώσιμο. Η ανακύκλωση παίρνει περίπου το 5 τοις εκατό της ενέργειας που απαιτείται για την κατασκευή νέου αλουμινίου, επομένως είναι εμπορικό και περιβαλλοντικό νόημα. Η επανατήξη αλουμινίου είναι ευρέως διαδεδομένη σήμερα σε κλίμακα με περισσότερα από 30 εκατομμύρια μετρικοί τόνοι ανακυκλωμένου αλουμινίου επιστρέφει σε νέα προϊόντα ετησίως. Μπορεί επίσης να συμβάλει σε μια δίκαιη μετάβαση, καθώς η συλλογή, η διαλογή και η ανακύκλωση προσφέρουν τη δυνατότητα δημιουργίας νέων θέσεων εργασίας, μειώνοντας ταυτόχρονα την εξόρυξη φυσικών πόρων που απαιτείται για την υποστήριξη της πρωτογενούς παραγωγής αλουμινίου.

Κατά συνέπεια, το FMC έχει θέσει έναν επιπλέον στόχο για τα μέλη του να διασφαλίσουν ότι τουλάχιστον το 50 τοις εκατό του αλουμινίου που χρησιμοποιούν ετησίως μέχρι το 2030 θα ανακυκλώνεται. Ωστόσο, η ανακύκλωση από μόνη της δεν θα είναι αρκετή για να μειώσει την αυξανόμενη παγκόσμια δίψα για το μέταλλο – στην πραγματικότητα, θα παρέχει μόλις το ήμισυ της αναμενόμενης ζήτησης έως το 2050, σύμφωνα με Στρατηγική μετάβασης ευθυγραμμισμένη με 1.5 μοίρες C που δημοσιεύτηκε από την Mission Possible Partnership. Επομένως, η παραγωγή πρωτογενούς αλουμινίου όσο το δυνατόν πιο κοντά στις μηδενικές εκπομπές παραμένει κορυφαία προτεραιότητα.

Η τεχνική λύση υπάρχει. Τώρα για να γίνει πραγματικότητα

Ενώ οι τεχνολογίες για την απανθρακοποίηση της παραγωγής αλουμινίου μπορεί να υπάρχουν σε πρωτότυπες μορφές, όπως όλες οι νέες τεχνολογίες που δεν έχουν ακόμη φτάσει σε κλίμακα, είναι ακριβές. Η εμπορευματοποίησή τους είναι πρόκληση — και δεν είναι μόνο το κόστος. Η αλυσίδα αξίας του αλουμινίου είναι περίπλοκη και εκτεταμένη.

Πάρτε ένα κουτάκι μπύρας, για παράδειγμα, το οποίο είναι συνήθως κατασκευασμένο από περισσότερο από 50 τοις εκατό ανακυκλωμένο αλουμίνιο, αλλά εξακολουθεί να απαιτεί πρωτογενές αλουμίνιο. Πρώτα εξορύσσετε τον βωξίτη και μετά τον διυλίζετε σε αλουμίνα. Συχνά πηγαίνει κάπου αλλού για να λιώσει σε καθαρό αλουμίνιο. Το μέταλλο στη συνέχεια επεξεργάζεται σε δίσκους ή πηνία, αγοράζεται από εταιρείες που τα τρυπούν σε κουτιά, πωλείται σε επιχειρήσεις ποτών και εμφιαλωτές, διανέμεται στους λιανοπωλητές και μόνο τότε φτάνει στον καταναλωτή. Αυτή η μακρά αλυσίδα εφοδιασμού επιδεινώνεται από το μέγεθος των αγοραστών. Ενώ ο χάλυβας και το σκυρόδεμα έχουν μεγάλους «αγοραστές άγκυρας», όπως κατασκευαστές αυτοκινήτων ή κρατικούς οργανισμούς προμηθειών, το αλουμίνιο αγοράζεται σε μικρές ποσότητες από πολλούς παίκτες. Και όλοι οι εμπλεκόμενοι παίκτες — από την εταιρεία ορυχείων μέχρι τον λιανοπωλητή ποτών — πρέπει να ευθυγραμμιστούν για να μοιραστούν τον στόχο και το κόστος της απαλλαγής από τον άνθρακα.

Ball Corporation, σημαντικός κατασκευαστής συσκευασιών αλουμινίου και μέλος της FMC, έκανε μια πρώτη κίνηση προς την ευθυγράμμιση με τους εταίρους της στην αλυσίδα αξίας. Η εταιρεία συνεργάστηκε με προμηθευτές αλουμινίου και άλλα μέλη της FMC Novelis και Rio Tinto για να δημιουργήσουν Το πρώτο κουτάκι αναψυκτικών με ειδική σήμανση του Καναδά με χαμηλές εκπομπές άνθρακα για την μπύρα Corona. Το κουτί είναι κατασκευασμένο εν μέρει από ανακυκλωμένο αλουμίνιο μαζί με πρωτογενές αλουμίνιο σχεδόν μηδενικών εκπομπών, εξευγενισμένο με υδροηλεκτρική ενέργεια και λιωμένο με Τεχνολογία αδρανούς ανόδου χωρίς αέρια θερμοκηπίου που ονομάζεται Elysis. Αυτή η σημαντική ανακάλυψη κατέστη δυνατή χάρη σε μια άνευ προηγουμένου συνεργασία μεταξύ δύο ανταγωνιστικών κολοσσών της βιομηχανίας αλουμινίου — της Alcoa και της Rio Tinto — μαζί με επενδύσεις και τεχνική υποστήριξη 13 εκατομμυρίων δολαρίων (CAD) από την Apple, συν πρόσθετη επένδυση 80 εκατομμυρίων δολαρίων (CAD) ο καθένας από τον Καναδά και τις κυβερνήσεις του Κεμπέκ. Το Elysis βρίσκεται ακόμα στο στάδιο του πρωτοτύπου, αλλά η ομάδα στοχεύει να κάνει την τεχνολογία εμπορικά διαθέσιμη έως το 2024.

Η ευθυγράμμιση της αλυσίδας αξίας, μέσω συνασπισμών όπως το FMC, είναι κρίσιμη για τις προσπάθειες απαλλαγής από τις ανθρακούχες εκπομπές. Χωρίς μια ευθυγραμμισμένη αλυσίδα αξίας, τα μηνύματα ζήτησης προς τους παραγωγούς ενδέχεται να μην οδηγήσουν σε καμία αλλαγή. Αυτού του είδους οι συνασπισμοί οδηγούν επίσης σε καλύτερες συνομιλίες με τις κυβερνήσεις για μια σειρά θεμάτων, από την αυστηροποίηση των πολιτικών για την ανακύκλωση έως τη συνεπένδυση στην Ε&Α.

Όταν χρησιμοποιούνται καινοτόμες τεχνολογίες σε συνδυασμό, μπορούν να φέρουν ολόκληρη τη διαδικασία παραγωγής αλουμινίου κάτω από το όριο των 3 μετρικών τόνων CO2 ανά μετρικό τόνο πρωτογενούς αλουμινίου.

Οι κυβερνήσεις έχουν να διαδραματίσουν βασικό ρόλο στην ενθάρρυνση της απανθρακοποίησης της πρωτογενούς διύλισης και τήξης αλουμινίου. Η Μέση Ανατολή έχει την ευκαιρία να συνεισφέρει, χρησιμοποιώντας το άφθονο δυναμικό της ηλιακής ενέργειας. Η Κίνα δείχνει κίνηση προς τη σωστή κατεύθυνση, κλείνοντας ορισμένες εργασίες διύλισης που κινούνται με άνθρακα και ανοίγοντας νέες μονάδες σε περιοχές άφθονες με υδροηλεκτρική ενέργεια. Αλλά οι κυβερνήσεις μπορεί επίσης να χρειαστεί να παράσχουν άμεση οικονομική στήριξη στον τομέα. Οι νέες τεχνολογίες που απαιτούνται για την απανθρακοποίηση του αλουμινίου - συμπεριλαμβανομένης της πρόσθετης ενέργειας από ανανεώσιμες πηγές, του CCUS και του επανασχεδιασμού της διαδικασίας τήξης γύρω από τις αδρανείς ανόδους - θα κοστίσουν περίπου 1 τρισεκατομμύριο δολάρια έως το 2050, επομένως είναι πιθανό ότι τα κράτη θα πρέπει να παρέμβουν με κίνητρα, επενδύσεις και αγορά. μέτρα. Η παραγωγή υλικών όπως το λίθιο ή ο χαλκός — ζωτικής σημασίας για τη μετάβαση σε χαμηλές εκπομπές άνθρακα — προσελκύει ήδη κρατικές επιδοτήσεις. Το ίδιο, επίσης, πρέπει και το αλουμίνιο, δεδομένου του ρόλου του στη βοήθεια της απαλλαγής από τον άνθρακα σε άλλους τομείς, όπως οι μεταφορές και η τεχνολογία μπαταριών.

Στην Ευρώπη, το Ο προτεινόμενος μηχανισμός προσαρμογής των συνόρων άνθρακα (CBAM) της Ευρωπαϊκής Ένωσης είναι μια κλήση αφύπνισης για τους προμηθευτές αλουμινίου που θέλουν να εξάγουν στην ενιαία αγορά. Μέχρι το 2030, το CBAM θα ​​μπορούσε να επιβάλει φόρο 100 ευρώ ανά μετρικό τόνο CO2 που περιέχεται σε εισαγόμενα προϊόντα και υλικά, μιμούμενο το κόστος του συστήματος εμπορίας εκπομπών της ΕΕ (ETS) για τους τοπικούς παραγωγούς. Για έναν μετρικό τόνο αλουμινίου με αποτύπωμα CO16 2 μετρικών τόνων, αυτό θα μπορούσε να προσθέσει 60 τοις εκατό στο κόστος του μετάλλου. Ενώ ένας τέτοιος μηχανισμός μπορεί να βοηθήσει το απανθρακωμένο αλουμίνιο να ανταγωνίζεται σε συνεχή βάση μόλις κυκλοφορήσει στο εμπόριο, το μοντέλο της άμεσης κρατικής επένδυσης στην πρωτοποριακή τεχνολογία μπορεί να είναι απαραίτητο για να συνωστιστεί η εταιρική χρηματοδότηση και να χλευαστεί η οδός απανθρακοποίησης.

Ο τομέας βρίσκεται σε αγώνα δρόμου ενάντια στο χρόνο για να αυξήσει την αναδυόμενη παραγωγή σχεδόν μηδενικών εκπομπών για να προσφέρει την απαιτούμενη προσφορά. Οι εταιρείες πρέπει να λάβουν ξεκάθαρη ηγετική θέση, για να υποστηρίξουν την ανάπτυξη των τεχνολογιών βαθιάς απανθρακοποίησης που απαιτούνται για την ευθυγράμμιση του κλάδου σε μια πορεία προς το καθαρό μηδέν έως το 2050. Θα υπάρξει πρόσθετο κόστος, αλλά συνασπισμοί όπως το FMC θα βοηθήσουν στη δημιουργία του απαιτείται διαφάνεια και συνεργασία για την αντιμετώπιση αυτών των δαπανών. Η τεχνολογία είναι εκεί για να το πραγματοποιήσει — και αυτό αξίζει να σηκώσετε αν όχι ένα ποτήρι, τότε σίγουρα ένα κουτάκι μπύρας με χαμηλές εκπομπές άνθρακα.

Αυτό το άρθρο συντάχθηκε από τον Jonathan Walter και τους Andrew Alcorta και Henry Mumford του BCG.

• SEO Powered Content & PR Distribution. Ενισχύστε σήμερα.
• Platoblockchain. Web3 Metaverse Intelligence. Ενισχύθηκε η γνώση. Πρόσβαση εδώ.
• πηγή: https://www.greenbiz.com/article/purifying-miracle-metal-how-decarbonize-aluminum