'Mucize metali' arındırmak: Alüminyum nasıl dekarbonize edilir

Alüminyum bir "olarak tarif edilmiştirmucize metal.” Yerkabuğunda en bol bulunan metal olmasına rağmen, rafine edilmesiyle ilgili karmaşıklıklar, 19. yüzyılda alüminyumu gümüş veya altından daha değerli hale getirdi. III. Napolyon buna o kadar değer veriyordu ki, en onurlu konuklarına yemeklerini alüminyum tabaklarda ikram ederdi. Hafifliği, çok yönlülüğü, askeri düzeyde dayanıklılığı, korozyona karşı direnci ve sınırsız geri dönüştürülebilir olması nedeniyle bugün çok değerli bir malzeme olmaya devam ediyor.

Peki, beğenilmeyecek ne var? Eh, ham boksit cevherini saf bir metale dönüştüren yoğun enerji gerektiren işlemler dizisi ortalama olarak salınır. Her metrik ton birincil alüminyum için 16 metrik ton CO2 üretilmiş. Sektör bir bütün olarak yaklaşık Her yıl 1.1 milyar metrik ton CO2, küresel insan yapımı emisyonların yüzde 2'sini oluşturuyor. Daha fazla Bu emisyonların yüzde 60'ı tüketilen elektriğin üretilmesinden geliyor eritme işlemi sırasında.

Dahası, mucize metale olan talebin - ulaşım, inşaat, paketleme ve elektrik sektörü gibi sektörler tarafından yönlendirilen - artması bekleniyor. 40'a kadar neredeyse yüzde 2030 artacak. Bu büyümenin üçte ikisinin Çin ve Asya'dan beklenmesi, Çin'in izabe sürecinin büyük ölçüde sabit kömürle çalışan elektrik santrallerine bağlı olması nedeniyle bir endişe. Geri dönüşüm ve dekarbonizasyonda ilerleme olmadan, sektörün emisyonları 2 yılına kadar yaklaşık 2050 milyar mt'a doğru yönelebilir.

First Movers Coalition'dan zorlu hedef

Bir avuç yeni teknoloji, alüminyumu temizleme potansiyeline sahiptir, ancak yalnızca en iddialı olanlar, zorlu hedefi karşılar. Dünya Ekonomik Forumu'nun İlk Hareket Edenler Koalisyonu (FMC), gezegenin en çok emisyon yapan endüstrilerini karbondan arındırmak için şirketlerin satın alma gücünden yararlanmaya yönelik küresel bir girişim. FMC üyeleri, 10 yılına kadar her yıl tedarik ettikleri birincil alüminyumun en az yüzde 2030'unun sıfıra yakın emisyon süreçleriyle üretilmesi hedefini taahhüt ettiler. "Sıfıra yakın" tanımı zor kısımdır: birincil alüminyumun bir metrik tonu başına üç metrik tondan daha az CO2 yayar. Bu, mevcut emisyonlarda yüzde 85 veya daha fazla büyük bir azalmayı temsil ediyor.

Bu kadar derin bir dekarbonizasyonun nasıl sağlanacağını anlamak için, alüminyum üretim sürecinde hızlı bir tura ihtiyacımız var. Boksit hammaddedir - yerden çıkarılır ve yaklaşık 1,000 santigrat dereceye kadar ısıtılmasını içeren çok aşamalı bir işlemle alüminyum oksit veya "alümina" olarak rafine edilir. Bu ısıyı elde etmek için birçok rafineri yerinde fosil yakıtlar yakıyor ve bu da süreçte büyük miktarlarda CO2 salıyor. Eritme olarak bilinen ikinci işlem, çok miktarda elektrik ve aynı zamanda büyük miktarlarda CO2 yayan karbon anotları kullanan elektroliz yoluyla alüminayı saf alüminyum metaline dönüştürür.

Hidro veya güneş gibi mevcut yenilenebilir enerji biçimleri, sıfır emisyonlu alüminyuma giden yolun yaklaşık üçte ikisini bize ulaştıracak.

İyi haber şu ki, hidro veya güneş gibi mevcut yenilenebilir enerji biçimleri, sıfır emisyonlu alüminyuma giden yolun yaklaşık üçte ikisini bize ulaştıracak. Boksit cevherinin alüminaya rafine edilmesinde yer alan yeni elektrikli kazanlar ve kalsinatörler için ve ayrıca yoğun elektrikle eritme işlemi için temiz enerji kullanabiliriz. Ama bu kısa vadede pahalı olabilir. Bu, tesislerin yenilenebilir enerjiye erişimi olan yerlere taşınması ve yeni ekipmanın kurulması için rafinerilerin güçlendirilmesi anlamına gelir.

Mevcut alüminyum fabrikalarında uygulanabilen bazı yeni teknolojiler, sıfır emisyonlu alüminyuma yönelik açığı daraltmaya yardımcı olabilir. Eritme işlemi, bu karbon anotları CO2 yerine oksijen yayan inert anotlarla değiştirerek tamamen karbondan arındırılabilir. "Mekanik buhar yeniden sıkıştırma" olarak bilinen bir işlem, arıtma için gereken termal enerjinin salınmak yerine geri dönüştürülmesini sağlar. Kalan emisyonlar için, hem arıtma hem de eritme işlemlerinden kaynaklanan emisyonları durdurmak için karbon yakalama, kullanma ve depolama (CCUS) gibi teknolojiler var. Bu çığır açan teknolojilerden birkaçı birlikte kullanıldığında, tüm alüminyum üretim sürecini birincil alüminyumun metrik tonu başına 3 metrik ton CO2 eşiğinin altına çekebilirler.

MYK'deki diğer sektörlerin çoğundan farklı olarak geri dönüşüm, özellikle metal sonsuza kadar geri dönüştürülebilir kabul edildiğinden, alüminyum sektörünün karbondan arındırılmasına yönelik yolculukta büyük bir rol oynayabilir. Geri dönüşüm, yeni alüminyum yapmak için gereken enerjinin yaklaşık yüzde 5'ini alıyor, bu nedenle hem ticari hem de çevresel açıdan anlamlıdır. Alüminyum yeniden ergitme, bugün XNUMX'den fazla ölçekte yaygındır. 30 milyon metrik ton geri dönüştürülmüş alüminyum yıllık olarak yeni ürünlere geri akıyor. Toplama, tasnif etme ve geri dönüştürme, birincil alüminyum üretimini desteklemek için gereken doğal kaynak çıkarımını azaltırken yeni işler yaratma potansiyeli sunduğundan, adil bir geçişe de katkıda bulunabilir.

Sonuç olarak FMC, 50 yılına kadar her yıl kullandıkları alüminyumun en az yüzde 2030'sinin geri dönüştürülmesini sağlamak için üyelerine ek bir hedef belirledi. Bununla birlikte, tek başına geri dönüşüm, metale yönelik artan küresel susuzluğu gidermek için yeterli olmayacak - aslında, 2050 yılına kadar beklenen talebin sadece yarısını karşılayacaktır. Mission Possible Partnership tarafından yayınlanan 1.5 derece C hizalı geçiş stratejisi. Bu nedenle, birincil alüminyum üretimini mümkün olduğunca sıfır emisyona yakın hale getirmek en önemli öncelik olmaya devam ediyor.

Teknik çözüm orada. Şimdi bunu gerçekleştirmek için

Alüminyum üretimini dekarbonize edecek teknolojiler, henüz ölçeğe ulaşmamış tüm yeni teknolojiler gibi prototip formlarda mevcut olsa da, bunlar pahalıdır. Bunları ticarileştirmek zordur ve bu sadece maliyet değildir; alüminyumun değer zinciri karmaşık ve geniştir.

Örneğin, tipik olarak yüzde 50'den fazla geri dönüştürülmüş alüminyumdan yapılan ancak yine de birincil alüminyum gerektiren bir bira kutusunu ele alalım. Önce boksiti çıkarırsın, sonra onu alüminaya dönüştürürsün. Saf alüminyuma eritilmek için genellikle başka bir yere gider. Metal daha sonra diskler veya bobinler halinde işlenir, onları teneke kutulara sokan şirketler tarafından satın alınır, içecek işletmelerine ve şişeleyicilere satılır, perakendecilere dağıtılır ve ancak o zaman tüketiciye ulaşır. Bu uzun tedarik zinciri, alıcıların büyüklüğü ile birleşir. Çelik ve betonun otomobil üreticileri veya devlet tedarik kurumları gibi büyük "çapa alıcıları" olmasına karşın, alüminyum çok sayıda oyuncu tarafından küçük miktarlarda satın alınır. Maden şirketinden içecek perakendecisine kadar dahil olan tüm oyuncular, dekarbonizasyon hedefini ve maliyetini paylaşmak için uyumlu olmalıdır.

Ball Şirketiönemli bir alüminyum ambalaj üreticisi ve FMC'nin bir üyesi olan , değer zinciri ortaklarıyla uyum sağlamaya yönelik ilk adımı attı. Şirket, oluşturmak için alüminyum tedarikçileri ve diğer FMC üyeleri Novelis ve Rio Tinto ile işbirliği yaptı. Kanada'nın ilk özel işaretli, düşük karbonlu içecek kutusu Corona birası için. Kutu kısmen geri dönüştürülmüş alüminyumdan ve sıfıra yakın emisyonlu birincil alüminyumdan yapılmıştır ve hidroelektrik ile rafine edilmiş ve eritilmiş bir Eliz adı verilen sera gazı içermeyen inert anot teknolojisi. Bu atılım, iki rakip alüminyum endüstrisi devi Alcoa ve Rio Tinto arasındaki benzeri görülmemiş bir işbirliğinin yanı sıra Apple'dan 13 milyon ABD Doları (CAD) yatırım ve teknik destek ve ayrıca Kanada'dan her biri 80 milyon ABD Doları (CAD) ek yatırımla mümkün olmuştur. ve Quebec hükümetleri. Elysis hala prototip aşamasında, ancak ekip teknolojiyi 2024 yılına kadar ticari olarak kullanılabilir hale getirmeyi hedefliyor.

FMC gibi koalisyonlar aracılığıyla değer zincirini hizalamak, karbondan arındırma çabaları için kritik öneme sahiptir. Uyumlu bir değer zinciri olmadan, üreticilere yönelik talep sinyalleri herhangi bir değişikliğe yol açmayabilir. Bu tür koalisyonlar ayrıca, geri dönüşümle ilgili politikaların sıkılaştırılmasından Ar-Ge'ye ortak yatırıma kadar çeşitli konularda hükümetlerle daha iyi diyalog kurulmasına yol açar.

Çığır açan teknolojiler birlikte kullanıldığında, tüm alüminyum üretim sürecini metrik ton birincil alüminyum başına 3 metrik ton CO2 eşiğinin altına çekebilirler.

Hükümetler, birincil alüminyum arıtma ve eritme işlemlerinin karbondan arındırılmasını teşvik etmede kilit bir role sahiptir. Orta Doğu, bol güneş enerjisi potansiyelini kullanarak katkıda bulunma fırsatına sahiptir. Çin, kömürle çalışan bazı rafineri faaliyetlerini durdurarak ve hidroelektrik bol bölgelerde yeni tesisler açarak doğru yönde hareket ediyor. Ancak hükümetlerin sektöre doğrudan mali destek sağlaması da gerekebilir. Alüminyumu dekarbonize etmek için gereken yeni teknolojiler - ek yenilenebilir enerji, CCUS ve inert anotlar etrafında ergitme sürecinin yeniden tasarlanması dahil - 1'ye kadar yaklaşık 2050 trilyon dolara mal olacak, bu nedenle devletlerin teşvikler, yatırım ve pazarla adım atması muhtemeldir. dayalı önlemler. Düşük karbonlu geçiş için hayati önem taşıyan lityum veya bakır gibi malzemelerin üretimi şimdiden devlet sübvansiyonlarını çekiyor. Ulaşım ve pil teknolojisi gibi diğer sektörlerin karbonsuzlaştırılmasına yardımcı olma rolü göz önüne alındığında, alüminyum da öyle olmalıdır.

Avrupa'da Avrupa Birliği'nin önerdiği karbon sınırı ayarlama mekanizması (CBAM) tek pazara ihracat yapmak isteyen alüminyum tedarikçileri için bir uyandırma çağrısıdır. 2030'a kadar CBAM, ithal ürün ve malzemelerde bulunan her bir metrik ton CO100 için 2 avro vergi koyabilir ve bu da yerel üreticiler için AB'nin emisyon ticaret planının (ETS) maliyetini taklit edebilir. 16 metrik ton CO2 ayak izine sahip bir metrik ton alüminyum için bu, metalin maliyetine yüzde 60'lık bir artış sağlayabilir. Böyle bir mekanizma, karbondan arındırılmış alüminyumun ticarileştirildikten sonra sürekli olarak rekabet etmesine yardımcı olabilirken, çığır açan teknolojiye doğrudan devlet yatırımı modeli, kurumsal finansmanı kalabalıklaştırmak ve dekarbonizasyon yolunu riske atmak için gerekli olabilir.

Sektör, gerekli arzı sağlamak için sıfıra yakın emisyon üretimini büyütmek için zamana karşı yarışıyor. Şirketlerin, sektörü 2050'ye kadar net sıfıra giden yolda hizalamak için gerekli olan derin karbondan arındırma teknolojilerinin konuşlandırılmasını desteklemek için net bir liderlik pozisyonu almaları gerekiyor. Ek maliyetler olacak, ancak MYK gibi koalisyonlar bu maliyetleri ele almak için gereken şeffaflık ve işbirliği. Teknoloji bunu gerçekleştirmek için var - ve bu, bir bardak değilse bile, kesinlikle düşük karbonlu bir bira kutusunu yükseltmeye değer.

Bu makale Jonathan Walter ve BCG'den Andrew Alcorta ve Henry Mumford tarafından birlikte yazılmıştır.

• SEO Destekli İçerik ve Halkla İlişkiler Dağıtımı. Bugün Gücünüzü Artırın.
• Plato blok zinciri. Web3 Metaverse Zekası. Bilgi Güçlendirildi. Buradan Erişin.
• Kaynak: https://www.greenbiz.com/article/purifying-miracle-metal-how-decarbonize-aluminum