Memurnikan 'logam ajaib': Cara mendekarbonisasi aluminium

Aluminium telah digambarkan sebagai "logam ajaib.” Meskipun merupakan logam paling melimpah di kerak bumi, kompleksitas yang terkait dengan pemurniannya membuat aluminium lebih berharga daripada perak atau emas selama abad ke-19. Napoleon III sangat menghargainya sehingga dia akan menyajikan makanan kepada tamu-tamunya yang paling terhormat di piring aluminium. Itu tetap menjadi bahan bernilai tinggi saat ini, dihargai karena keserbagunaannya yang ringan, kekuatan kelas militer, ketahanan terhadap korosi dan karena dapat didaur ulang tanpa batas.

Jadi, apa yang tidak disukai? Nah, rangkaian proses intensif energi yang mengubah rata-rata bijih bauksit mentah menjadi logam murni 16 metrik ton CO2 untuk setiap metrik ton aluminium primer diproduksi. Sektor secara keseluruhan menghasilkan sekitar 1.1 miliar metrik ton CO2 setiap tahun, terhitung 2 persen dari emisi buatan manusia global. Lebih dari 60 persen dari emisi ini berasal dari produksi listrik yang dikonsumsi selama proses peleburan.

Terlebih lagi, permintaan akan logam ajaib tersebut — didorong oleh industri seperti transportasi, konstruksi, pengemasan, dan sektor kelistrikan — diperkirakan akan meningkat. meningkat hampir 40 persen pada tahun 2030. Dua pertiga dari pertumbuhan ini diharapkan dari China dan Asia, kekhawatiran mengingat proses peleburan China sangat bergantung pada pembangkit listrik tenaga batu bara. Tanpa kemajuan dalam daur ulang dan dekarbonisasi, emisi sektor ini dapat menurun hingga hampir 2 miliar metrik ton pada tahun 2050.

Target sulit dari First Movers Coalition

Sejumlah teknologi baru memiliki potensi untuk membersihkan aluminium, tetapi hanya yang paling ambisius yang dapat memenuhi target sulit tersebut Koalisi Penggerak Pertama Forum Ekonomi Dunia (FMC), inisiatif global untuk memanfaatkan daya beli perusahaan untuk mendekarbonisasi industri penghasil emisi terberat di planet ini. Anggota FMC telah berkomitmen untuk mencapai tujuan bahwa setidaknya 10 persen dari aluminium primer yang mereka peroleh setiap tahun pada tahun 2030 akan diproduksi melalui proses emisi mendekati nol. Definisi "mendekati nol" adalah bagian yang sulit: memancarkan kurang dari tiga metrik ton CO2 per metrik ton aluminium primer. Itu merupakan pengurangan besar dalam emisi saat ini sebesar 85 persen atau lebih.

Untuk memahami cara mencapai dekarbonisasi yang begitu dalam, kita memerlukan tur cepat tentang proses pembuatan aluminium. Bauksit adalah bahan mentahnya — ditambang dari tanah dan disuling menjadi aluminium oksida, atau “alumina”, melalui proses multifase yang mencakup pemanasan hingga sekitar 1,000 derajat Celcius. Untuk mencapai panas ini, banyak kilang membakar bahan bakar fosil di lokasi, yang dalam prosesnya memancarkan CO2 dalam jumlah besar. Proses kedua, yang dikenal sebagai peleburan, mengubah alumina menjadi logam aluminium murni melalui elektrolisis, yang menggunakan banyak listrik dan anoda karbon yang juga mengeluarkan CO2 dalam jumlah besar.

Bentuk energi terbarukan yang ada — seperti hidro atau matahari — akan membawa kita sekitar dua pertiga dari jalan menuju aluminium tanpa emisi.

Kabar baiknya adalah bahwa bentuk energi terbarukan yang ada — seperti hidro atau matahari — akan membawa kita sekitar dua pertiga menuju aluminium tanpa emisi. Kita dapat menggunakan energi bersih untuk boiler dan kalsiner berlistrik baru yang terlibat dalam pemurnian bijih bauksit menjadi alumina — dan juga untuk proses peleburan yang menggunakan listrik secara intensif. Tapi ini bisa mahal dalam jangka pendek. Ini berarti memindahkan pabrik ke lokasi dengan akses ke energi terbarukan dan memperbaiki kilang untuk memasang peralatan baru.

Beberapa teknologi baru yang muncul — yang dapat diterapkan di pabrik aluminium yang ada — dapat membantu mempersempit celah menuju aluminium tanpa emisi. Proses peleburan dapat sepenuhnya didekarbonisasi dengan mengganti anoda karbon tersebut dengan anoda inert yang memancarkan oksigen, bukan CO2. Sebuah proses yang dikenal sebagai "kompresi ulang uap mekanis" memungkinkan energi panas yang dibutuhkan untuk pemurnian didaur ulang daripada dilepaskan. Dan untuk emisi yang tersisa, ada teknologi seperti penangkapan, penggunaan dan penyimpanan karbon (CCUS) untuk mencegat emisi dari proses pemurnian dan peleburan. Ketika beberapa dari teknologi terobosan ini digunakan bersamaan, mereka dapat membuat seluruh proses produksi aluminium di bawah ambang batas 3 metrik ton CO2 per metrik ton aluminium primer.

Tidak seperti kebanyakan sektor lain di FMC, daur ulang dapat berperan besar dalam proses dekarbonisasi sektor aluminium, terutama karena logam dianggap dapat didaur ulang tanpa batas. Daur ulang membutuhkan sekitar 5 persen energi yang dibutuhkan untuk membuat aluminium baru, sehingga masuk akal secara komersial maupun lingkungan. Peleburan ulang aluminium tersebar luas saat ini dengan lebih dari 30 juta metrik ton aluminium daur ulang mengalir kembali ke produk baru setiap tahunnya. Ini juga dapat berkontribusi pada transisi yang adil, karena pengumpulan, penyortiran, dan daur ulang menawarkan potensi untuk menciptakan lapangan kerja baru sekaligus mengurangi ekstraksi sumber daya alam yang diperlukan untuk mendukung produksi aluminium primer.

Akibatnya, FMC telah menetapkan target tambahan bagi para anggotanya untuk memastikan bahwa setidaknya 50 persen aluminium yang mereka gunakan setiap tahun pada tahun 2030 didaur ulang. Namun, daur ulang saja tidak akan cukup untuk memuaskan kehausan global yang semakin meningkat akan logam — pada kenyataannya, itu hanya akan memasok setengah dari permintaan yang diharapkan pada tahun 2050, menurut Strategi transisi selaras 1.5 derajat C diterbitkan oleh Mission Possible Partnership. Jadi mendapatkan produksi aluminium primer sedekat mungkin dengan nol emisi tetap menjadi prioritas utama.

Solusi teknologi ada di sana. Sekarang untuk mewujudkannya

Sementara teknologi untuk mendekarbonisasi produksi aluminium mungkin ada dalam bentuk prototipe, seperti semua teknologi baru yang belum mencapai skala, harganya mahal. Mengkomersialisasikannya merupakan tantangan — dan bukan hanya biayanya; rantai nilai aluminium rumit dan diperpanjang.

Ambil kaleng bir, misalnya, yang biasanya terbuat dari lebih dari 50 persen aluminium daur ulang, tetapi masih membutuhkan aluminium primer. Pertama Anda menambang bauksit, kemudian Anda memurnikannya menjadi alumina. Seringkali pergi ke tempat lain untuk dilebur menjadi aluminium murni. Logam tersebut kemudian diolah menjadi cakram atau gulungan, dibeli oleh perusahaan yang memasukkannya ke dalam kaleng, dijual ke bisnis minuman dan pembotolan, didistribusikan ke pengecer dan baru kemudian sampai ke konsumen. Rantai pasokan yang panjang ini diperparah dengan banyaknya pembeli. Sementara baja dan beton memiliki "pembeli jangkar" yang besar, seperti produsen mobil atau lembaga pengadaan negara, aluminium dibeli dalam jumlah kecil oleh banyak pemain. Dan semua pemain yang terlibat — dari perusahaan tambang hingga pengecer minuman — harus selaras untuk berbagi tujuan dan biaya dekarbonisasi.

Perusahaan Bola, produsen utama kemasan aluminium dan anggota FMC, telah melakukan langkah pertama menuju penyelarasan dengan mitra rantai nilainya. Perusahaan telah bekerja sama dengan pemasok aluminium dan sesama anggota FMC, Novelis dan Rio Tinto untuk membuat Kaleng minuman rendah karbon bertanda khusus pertama di Kanada untuk bir Corona. Kaleng dibuat sebagian dari aluminium daur ulang bersama dengan aluminium primer emisi hampir nol yang disempurnakan dengan tenaga air dan dilebur menggunakan teknologi anoda inert bebas gas rumah kaca yang disebut Elysis. Terobosan ini dimungkinkan oleh kolaborasi yang belum pernah terjadi sebelumnya antara dua raksasa industri aluminium yang bersaing — Alcoa dan Rio Tinto — bersama dengan investasi $13 juta (CAD) dan dukungan teknis dari Apple, ditambah investasi tambahan masing-masing $80 juta (CAD) dari Kanada dan pemerintah Quebec. Elysis masih dalam tahap prototipe, tetapi tim tersebut bertujuan untuk membuat teknologi tersebut tersedia secara komersial pada tahun 2024.

Menyelaraskan rantai nilai, melalui koalisi seperti FMC, sangat penting untuk upaya dekarbonisasi. Tanpa rantai nilai yang selaras, sinyal permintaan ke produsen mungkin tidak akan menghasilkan perubahan apa pun. Koalisi semacam ini juga mengarah pada percakapan yang lebih baik dengan pemerintah seputar berbagai topik, mulai dari kebijakan pengetatan daur ulang hingga investasi bersama dalam R&D.

Ketika teknologi terobosan digunakan bersamaan, mereka dapat membuat seluruh proses produksi aluminium di bawah ambang batas 3 metrik ton CO2 per metrik ton aluminium primer.

Pemerintah memiliki peran kunci dalam mendorong dekarbonisasi pemurnian dan peleburan aluminium primer. Timur Tengah memiliki peluang untuk berkontribusi, menggunakan potensi tenaga surya yang melimpah. China menunjukkan pergerakan ke arah yang benar, menutup beberapa operasi penyulingan bertenaga batu bara dan membuka pabrik baru di wilayah yang berlimpah dengan tenaga air. Tetapi pemerintah mungkin juga perlu memberikan dukungan keuangan langsung ke sektor ini. Teknologi baru yang diperlukan untuk mendekarbonisasi aluminium — termasuk daya terbarukan tambahan, CCUS dan mendesain ulang proses peleburan di sekitar anoda lembam — akan menelan biaya sekitar $1 triliun hingga tahun 2050, jadi kemungkinan negara bagian harus turun tangan dengan insentif, investasi, dan pasar- tindakan berbasis. Produksi bahan seperti litium atau tembaga – penting untuk transisi rendah karbon – sudah menarik subsidi pemerintah. Begitu juga aluminium, mengingat perannya dalam membantu dekarbonisasi sektor lain seperti transportasi dan teknologi baterai.

Di Eropa, Mekanisme penyesuaian batas karbon (CBAM) yang diusulkan Uni Eropa adalah peringatan bagi pemasok aluminium yang ingin mengekspor ke pasar tunggal. Pada tahun 2030, CBAM dapat memungut pajak sebesar 100 euro per metrik ton CO2 yang terkandung dalam produk dan bahan impor, meniru biaya skema perdagangan emisi (ETS) UE untuk produsen lokal. Untuk satu metrik ton aluminium dengan jejak CO16 2 metrik ton, itu dapat menambah 60 persen biaya logam. Sementara mekanisme seperti itu dapat membantu aluminium yang didekarbonisasi bersaing secara berkelanjutan setelah dikomersialkan, model investasi langsung pemerintah dalam teknologi terobosan mungkin diperlukan untuk mengerumuni keuangan perusahaan dan mengurangi jalur dekarbonisasi.

Sektor ini berpacu dengan waktu untuk meningkatkan produksi emisi mendekati nol yang baru lahir untuk memenuhi pasokan yang dibutuhkan. Perusahaan perlu mengambil posisi kepemimpinan yang jelas, untuk mendukung penerapan teknologi dekarbonisasi mendalam yang diperlukan untuk menyelaraskan sektor ini di sepanjang jalur menuju nol bersih pada tahun 2050. Akan ada biaya tambahan, tetapi koalisi seperti FMC akan membantu menciptakan transparansi dan kolaborasi yang diperlukan untuk mengatasi biaya tersebut. Teknologi ada untuk mewujudkannya - dan itu layak untuk dinaikkan jika bukan gelas, maka tentunya kaleng bir rendah karbon.

Artikel ini ditulis bersama oleh Jonathan Walter, dan Andrew Alcorta dan Henry Mumford dari BCG.

• Konten Bertenaga SEO & Distribusi PR. Dapatkan Amplifikasi Hari Ini.
• Platoblockchain. Intelijen Metaverse Web3. Pengetahuan Diperkuat. Akses Di Sini.
• Sumber: https://www.greenbiz.com/article/purifying-miracle-metal-how-decarbonize-aluminum