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铝产业碳排放

制铝碳排约占全球温室气体排放量的0.8%。炼铝制程排放的温室气体有两大类,分别是二氧化碳(CO2)和全氟碳化物(PFCs),其中全氟碳化物包含四氟甲烷及六氟乙烷。

铝业全球碳排放情形

制铝碳排约占全球温室气体排放量的 0.8%,随着需求量上升,推动铝制程减排也愈趋重要。 炼铝制程排放的温室气体有两大类,分别是二氧化碳(CO2)和全氟碳化物(PFCs),其中全氟碳化物包含四氟甲烷及六氟乙烷。 此外,因铝制汽车比钢制汽车轻,所需燃料更少,加上铝易回收的特性,使其具有成为绿色资源的潜力。

中国铝业排放现况

中国是全球最大的铝生产地,其占中国总碳排放大约 4%。 政府除了自 2021 年起按季度制定各地区的能源用量目标之外,也持续推动促使高耗能行业实质性减产的政策,包括禁止对铝等产业提供优惠电价及取消电价上限等。 根据工信部等部门发布的发展规划,到 2025 年电解铝碳排放预期下降 5%。

排放强度及排放量计算

  • 国际铝业协会(IAI)发布的报告显示,全球 2019 年每生产一吨原铝,平均排放 16.5 吨 CO2。
  • 中国有色金属工业协会的数据显示,2020 年中国每生产一吨原铝,平均排放 14.4 吨 CO2。
  • 挪威海德鲁(Norsk Hydro)于 2019 年推出了低碳铝品牌 CIRCAL 和 REDUXA,同时取得 ISO 14064 认证,承诺该产品每生产一吨原铝,碳排放最高为 4 吨 CO2。
  • 俄铝(Rusal)于 2017 年推出其低碳铝品牌 ALLOW,其每生产一吨原铝,平均碳排放是 2.5 吨 CO2。2020 年 6 月,俄铝开始进行新型惰性阳极的工业实验,降低碳排放到 2 吨 CO2/吨铝。

排放强度及排放量计算


资料来源:IAI、各家企业官网

 

欲计算铝制程全氟碳化物排放量,有斜率法与过电压法两种方法,计算公式如下:

  1. 斜率法
     

EF (公斤 CF4 或 C2F6 /公吨铝) = 斜率 x AEF x AED

 

  • p = PFC 排放量与电池电压之间的斜率,用于估算 CF4 和 C2F6 的排放量。
  • CE = 铝制程的电流效率,以分数而非百分比表示。
  • AEF = 每天每个槽阳极效应的发生次数。
  • AED = 阳极效应的发生时间,以分钟数表示。
  1. 过电压法
     

EF (公斤 CF4 或 C2F6/公吨铝) = 过电压系数 x AEO / CE

 

  • AEO = 阳极效应过电压(毫伏特)
  • %CE = 铝制程电流效率(分数)

 

另外,在制铝工业中,六氟化硫(SF6)是用在特殊铸造生产时的保护气体。 由于 SF6 被认为是惰性物质,其排放量等于其耗用量。

铝企业减碳范例

加拿大政府和全球最大的两家铝制造商美铝(Alcoa)和力拓(Rio Tinto)合力开发突破性炼铝技术,可移除熔炼过程产生的二氧化碳。 苹果亦协助这两家彼此是竞争对手的铝业公司达成协议,并打算将新技术铝成品用于苹果产品,该终端产品预计在 2024年才会上市。

铝企业减碳范例

资料来源:CDP

铝减碳措施

  • 无碳铝

碳是电的良好导体,且便宜易取得,故传统炼铝中大量使用富碳材料制成的阳极,以从氧化铝中还原出金属。 在此过程中,碳阳极被破坏,释放出二氧化碳。 美铝和力拓合力开发出可取代碳的专有材料,其于冶炼时会释放出氧气。 透过此技术每生产一吨铝所产生的碳排放总量低于 4 吨(包括铝土矿开采、氧化铝精炼、熔炼和铸造的直接和间接排放)。 此种新技术虽不会减少炼铝过程消耗的能量,但如果过程中使用再生能源,则可以达到零碳排。

  • 绿色铝

苹果和宝马等大型企业相继选择使用绿色铝作为其产品材料,其生产过程使用的电力来源是水力发电等可再生能源。 有些企业在采购铝材料时会进行筛选,比如只招标使用水电生产的铝等,但目前只有部分产地的铝使用水电来源,仅占全球总量的 3%。

资料来源

  1. CDP, 2021
  2. 英国卫报
  3. 国际铝业协会(IAI)
  4. 财团法人中技社绿色技术发展中心
水泥产业碳排放
航空产业碳排放
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