铝工业应对气候变化的新进展

 

　　Kvande和Welch的论文研究了排放的来源以及如何减少排放。其中包括降低电耗、降低碳耗、降低压降、提高铸造能效、使用更高电流的电解槽、实施更好的电解槽MHD和总线设计，以及改进电解槽控制以降低阳极效应。解决这些问题，使整个行业的能源效率得到了很好的提高（图4）。一些在试验中的技术显示，能将电耗降到低于12000kwh/t。

 

　　全氟碳化合物（PFCs），尤其是CF4和C2F2在电解槽的阳极效应期间被释放。这些气体具有很高的全球变暖潜力。减少阳极效应的工作导致全行业PFC排放强度大幅降低，吨铝二氧化碳排放从5吨降至0.6吨（自1990年以来减少了90%）。有关PFC排放的更多详情，请参阅A.Tabereaux9和Wong和Welch10的研究。IAI今年公布了其2018年阳极效应调查结果。绝对排放量已从每年1亿吨降至2018年的3600万吨。最佳案例现在为吨铝排放0.06吨二氧化碳6。

 

　　惰性阳极

 

　　许多研发实践活动和投资已经投向于惰性阳极技术，这是131年前首次提出的想法。主要项目已在俄罗斯、挪威、中国、北美和其它国家得以开展11。Elysis是力拓和美铝共同开发惰性阳极技术的合资企业。2019年12月，他们将用这一工艺生产的首批铝运往合作伙伴苹果公司。新闻稿将其描述为无碳熔炼技术，消除了所有直接温室气体。这一数字似乎没有考虑到范围3的排放量，如氧化铝。该假设还认为电力来自水力发电。然而，尽管苹果公司是一家知名度很高的客户，但进入电子行业的实际铝金属量在全球铝需求中所占比例很小，不到1%。

 

　　至于惰性阳极是否是一种可行的解决方案，问题仍然存在。例如，有人指出，惰性阳极比碳阳极具有更高的理论能量要求12，因为它们不利用储存在碳中的电化学能量。对于使用煤电的铝厂来说，这意味着温室气体的排放量比使用碳阳极要大。惰性阳极电解槽，如采用煤电并不比炭阳极环保，它比炭阳极排放的CO2还要多;采用气电两者排放的CO2差别不大;只有在采用水电等清洁能源的情况下惰性阳极才比炭阳极环保，排放的CO2要少一些。如果使用惰性阳极的冶炼厂从以煤电为主的的电网的接入电力，并说自己是在消耗水电，那么这个冶炼厂基本上是在剥夺水电的优势，因为水电可能会在其它地方使用。

 

　　虽然惰性阳极是一个值得欢迎的改进技术，但有关惰性阳极的许多其它问题仍有待解答，例如阳极材料的可用性。目前，已经有木炭作为石油焦的一种碳中和替代品的研究，但还需要进一步的工作。