Purificando o 'metal milagroso': como descarbonizar o alumínio

O alumínio tem sido descrito como um “metal milagroso.” Embora seja o metal mais abundante na crosta terrestre, as complexidades envolvidas em seu refino tornaram o alumínio mais precioso do que a prata ou o ouro durante o século XIX. Napoleão III o valorizava tanto que servia a seus convidados mais honrados a comida em pratos de alumínio. Ele continua sendo um material de alto valor hoje, valorizado por sua versatilidade leve, resistência de nível militar, resistência à corrosão e porque é infinitamente reciclável.

Então, como não gostar? Bem, a série de processos intensivos em energia que transformam o minério bruto de bauxita em um metal puro emite em média 16 toneladas métricas de CO2 para cada tonelada métrica de alumínio primário produzido. O setor como um todo gera cerca de 1.1 bilhão de toneladas métricas de CO2 a cada ano, representando 2% das emissões globais produzidas pelo homem. Mais do que 60% dessas emissões vêm da produção da eletricidade consumida durante o processo de fundição.

Além disso, prevê-se que a demanda pelo metal milagroso - impulsionada por setores como transporte, construção, embalagens e setor elétrico aumentar em quase 40% até 2030. Espera-se que dois terços desse crescimento venham da China e da Ásia, uma preocupação, já que o processo de fundição da China depende fortemente de usinas elétricas cativas movidas a carvão. Sem avanços na reciclagem e na descarbonização, o as emissões do setor podem chegar a quase 2 bilhões de toneladas até 2050.

Alvo difícil da Coalizão dos Pioneiros

Um punhado de novas tecnologias tem o potencial de limpar o alumínio, mas apenas as mais ambiciosas atingem a dura meta da Coalizão dos Pioneiros do Fórum Econômico Mundial (FMC), uma iniciativa global para aproveitar o poder de compra das empresas para descarbonizar as indústrias que mais emitem gases do planeta. Os membros da FMC se comprometeram com uma meta de que pelo menos 10% do alumínio primário que adquirem anualmente até 2030 seja produzido por meio de processos de emissões quase zero. A definição de “quase zero” é a parte difícil: emitir menos de três toneladas métricas de CO2 por tonelada métrica de alumínio primário. Isso representa uma enorme redução nas emissões atuais de 85% ou mais.

Para entender como alcançar uma descarbonização tão profunda, precisamos de um rápido tour pelo processo de fabricação do alumínio. A bauxita é a matéria-prima - é extraída do solo e refinada em óxido de alumínio, ou "alumina", por meio de um processo multifásico que inclui seu aquecimento a cerca de 1,000 graus Celsius. Para atingir esse calor, muitas refinarias queimam combustíveis fósseis no local, que emitem grandes quantidades de CO2 no processo. O segundo processo, conhecido como smelting, transforma a alumina em puro alumínio metálico por meio da eletrólise, que utiliza muita eletricidade e ânodos de carbono que também emitem grandes quantidades de CO2.

As formas existentes de energia renovável – como hidrelétrica ou solar – nos levarão a cerca de dois terços do caminho para emissões zero de alumínio.

A boa notícia é que as formas existentes de energia renovável – como hidrelétrica ou solar – nos levarão a cerca de dois terços do caminho para emissões zero de alumínio. Podemos usar energia limpa para as novas caldeiras eletrificadas e calcinadores envolvidos no refino de minério de bauxita em alumina – e também para o processo de fundição com uso intensivo de eletricidade. Mas isso pode ser caro no curto prazo. Significa mover as plantas para locais com acesso a energia renovável e modernizar as refinarias para instalar os novos equipamentos.

Algumas novas tecnologias emergentes – que podem ser implementadas em fábricas de alumínio existentes – podem ajudar a diminuir a distância em direção ao alumínio de emissão zero. O processo de fundição pode ser totalmente descarbonizado substituindo os ânodos de carbono por ânodos inertes que emitem oxigênio em vez de CO2. Um processo conhecido como “recompressão mecânica de vapor” permite que a energia térmica necessária para o refino seja reciclada em vez de liberada. E para as emissões restantes, existem tecnologias como captura, uso e armazenamento de carbono (CCUS) para interceptar as emissões dos processos de refino e fundição. Quando algumas dessas tecnologias inovadoras são usadas em conjunto, elas podem fazer com que todo o processo de produção de alumínio fique abaixo do limite de 3 toneladas métricas de CO2 por tonelada métrica de alumínio primário.

Ao contrário da maioria dos outros setores da FMC, a reciclagem pode desempenhar um papel importante na jornada para a descarbonização do setor de alumínio, especialmente porque o metal é considerado infinitamente reciclável. A reciclagem consome cerca de 5% da energia necessária para fazer um novo alumínio, por isso faz sentido comercial e ambiental. A refundição de alumínio é amplamente difundida em escala hoje, com mais de 30 milhões de toneladas métricas de alumínio reciclado fluindo de volta para novos produtos anualmente. Também pode contribuir para uma transição justa, pois a coleta, triagem e reciclagem oferecem o potencial de criar novos empregos, reduzindo a extração de recursos naturais necessários para apoiar a produção de alumínio primário.

Consequentemente, a FMC estabeleceu uma meta adicional para seus membros para garantir que pelo menos 50% do alumínio que eles usam anualmente até 2030 seja reciclado. No entanto, a reciclagem por si só não será suficiente para saciar a crescente sede global pelo metal - na verdade, ela suprirá apenas metade da demanda esperada até 2050, de acordo com o Estratégia de transição alinhada a C de 1.5 graus publicada pela Mission Possible Partnership. Portanto, obter a produção de alumínio primário o mais próximo possível de emissões zero continua sendo uma prioridade.

A solução tecnológica está aí. Agora para fazer acontecer

Embora as tecnologias para descarbonizar a produção de alumínio possam existir em formas de protótipo, como todas as novas tecnologias que ainda precisam atingir escala, elas são caras. Comercializá-los é um desafio - e não é apenas o custo; a cadeia de valor do alumínio é complicada e extensa.

Pegue uma lata de cerveja, por exemplo, que normalmente é feita com mais de 50% de alumínio reciclado, mas ainda requer alumínio primário. Primeiro você extrai a bauxita, depois a refina em alumina. Muitas vezes vai para outro lugar para ser fundido em alumínio puro. O metal é então transformado em discos ou bobinas, comprado por empresas que os transformam em latas, vendido a empresas de bebidas e engarrafadoras, distribuído a varejistas e só então chega ao consumidor. Essa longa cadeia de suprimentos é agravada pelo tamanho dos compradores. Enquanto o aço e o concreto têm grandes “compradores-âncora”, como fabricantes de automóveis ou agências estatais de compras, o alumínio é comprado em pequenas quantidades por muitos participantes. E todos os atores envolvidos – da mineradora ao varejista de bebidas – devem estar alinhados para compartilhar a meta e o custo da descarbonização.

Corporação Bola, um importante fabricante de embalagens de alumínio e membro da FMC, deu o primeiro passo para se alinhar com seus parceiros da cadeia de valor. A empresa se associou a fornecedores de alumínio e a Novelis e Rio Tinto, membros da FMC, para criar A primeira lata de bebida de baixo carbono com marca especial do Canadá para a cerveja Corona. A lata é feita parcialmente de alumínio reciclado junto com alumínio primário de emissão quase zero refinado com energia hidrelétrica e fundido usando um tecnologia de ânodo inerte livre de gases de efeito estufa chamada Elysis. Este avanço foi possível graças a uma colaboração sem precedentes entre dois gigantes da indústria de alumínio concorrentes - Alcoa e Rio Tinto - juntamente com $ 13 milhões (CAD) de investimento e suporte técnico da Apple, além de investimento adicional de $ 80 milhões (CAD) cada um do canadense e os governos de Quebec. Elysis ainda está em fase de protótipo, mas a equipe pretende disponibilizar a tecnologia comercialmente até 2024.

Alinhar a cadeia de valor, por meio de coalizões como a FMC, é fundamental para os esforços de descarbonização. Sem uma cadeia de valor alinhada, os sinais de demanda para os produtores podem não levar a nenhuma mudança. Esses tipos de coalizões também levam a melhores conversas com os governos sobre uma série de assuntos, desde o endurecimento das políticas de reciclagem até o coinvestimento em P&D.

Quando tecnologias inovadoras são usadas em conjunto, elas podem obter todo o processo de produção de alumínio abaixo do limite de 3 toneladas métricas de CO2 por tonelada métrica de alumínio primário.

Os governos têm um papel fundamental a desempenhar no incentivo à descarbonização do refino e fundição de alumínio primário. O Oriente Médio tem a oportunidade de contribuir, usando seu abundante potencial de energia solar. A China está mostrando movimento na direção certa, fechando algumas operações de refino movidas a carvão e abrindo novas usinas em regiões abundantes em energia hidrelétrica. Mas os governos também podem precisar fornecer apoio financeiro direto ao setor. As novas tecnologias necessárias para descarbonizar o alumínio – incluindo energia renovável adicional, CCUS e redesenhar o processo de fundição em torno de ânodos inertes – custarão cerca de US$ 1 trilhão até 2050, portanto, é provável que os estados tenham que intervir com incentivos, investimentos e ações de mercado. medidas baseadas. A produção de materiais como lítio ou cobre – vitais para a transição de baixo carbono – já atrai subsídios governamentais. O mesmo deve acontecer com o alumínio, dado seu papel em ajudar a descarbonizar outros setores, como transporte e tecnologia de baterias.

Na Europa, o Mecanismo de ajuste de fronteira de carbono proposto pela União Europeia (CBAM) é um alerta para os fornecedores de alumínio que desejam exportar para o mercado único. Até 2030, o CBAM poderia cobrar um imposto de 100 euros por tonelada métrica de CO2 contida em produtos e materiais importados, imitando o custo do esquema de comércio de emissões (ETS) da UE para os produtores locais. Para uma tonelada métrica de alumínio com uma pegada de CO16 de 2 toneladas métricas, isso poderia adicionar 60% ao custo do metal. Embora esse mecanismo possa ajudar o alumínio descarbonizado a competir continuamente depois de comercializado, o modelo de investimento direto do governo em tecnologia inovadora pode ser necessário para aumentar o financiamento corporativo e arriscar o caminho da descarbonização.

O setor está em uma corrida contra o tempo para aumentar sua produção nascente com emissões quase zero para fornecer o suprimento necessário. As empresas precisam assumir uma posição de liderança clara para apoiar a implantação das tecnologias de descarbonização profunda necessárias para alinhar o setor ao longo de um caminho para zero líquido até 2050. Haverá custos adicionais, mas coalizões como a FMC ajudarão a criar o transparência e colaboração necessárias para lidar com esses custos. A tecnologia existe para fazer isso acontecer - e vale a pena erguer se não um copo, certamente uma lata de cerveja com baixo teor de carbono.

Este artigo foi co-escrito por Jonathan Walter, e Andrew Alcorta e Henry Mumford do BCG.

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• Fonte: https://www.greenbiz.com/article/purifying-miracle-metal-how-decarbonize-aluminum