中國(guó)是全球最大的原鋁生產(chǎn)國(guó)，占全球市場(chǎng)近60%。同時(shí)，中國(guó)鋁工業(yè)的碳排放量占全國(guó)總排放量的5%左右。因此，中國(guó)的鋁生產(chǎn)商必須幫助中國(guó)實(shí)現(xiàn)到2060年凈零排放的目標(biāo)。

與歐洲等其他地區(qū)相比，中國(guó)鋁冶煉廠對(duì)燃煤能源的依賴超過80%。然而，在中國(guó)創(chuàng)造低碳鋁需要的不僅僅是向可再生能源過渡；它將采用脫碳技術(shù)以可擴(kuò)展和商業(yè)上可行的方式解決鋁加工的直接排放問題。

埃森哲和世界經(jīng)濟(jì)論壇于2022年4月進(jìn)行的一項(xiàng)研究列出了鋁行業(yè)的脫碳技術(shù)、它們?cè)谥袊?guó)的成熟度以及商業(yè)可行性面臨的挑戰(zhàn)。鋁生產(chǎn)商將需要在短期、中期和長(zhǎng)期內(nèi)開發(fā)和部署各種技術(shù)，這些技術(shù)可以在未來40年內(nèi)減少65%的加工排放，從回收能力到氫能開發(fā)。

短期解決方案

再生鋁

與原鋁相比，再生鋁產(chǎn)生的排放量約為5%。改善鋁廢料的收集、分類和利用可以降低整個(gè)行業(yè)的碳足跡。

中國(guó)在再生鋁的全球市場(chǎng)份額中處于領(lǐng)先地位，約為35%，盡管需求相對(duì)較低，僅占可用材料的16-20%，但每年都在增長(zhǎng)。隨著政府規(guī)定的原鋁產(chǎn)能限制，中國(guó)對(duì)再生鋁的需求可能會(huì)增長(zhǎng)。再生鋁生產(chǎn)已經(jīng)吸引了中國(guó)領(lǐng)先的兩家鋁生產(chǎn)商——山東宏橋和南山集團(tuán)，逐漸擺脫了市場(chǎng)份額較小的區(qū)域組織的主導(dǎo)地位。

中國(guó)再生鋁的生產(chǎn)成本也降低了每噸約900美元，預(yù)計(jì)盈利能力將隨著全球需求的增加而增加。許多下游公司（例如汽車制造商和消費(fèi)品公司）已經(jīng)承諾在其產(chǎn)品中使用再生鋁。

中國(guó)也開始開發(fā)閉環(huán)回收系統(tǒng)，盡管它需要達(dá)到更高的廢料回收和再利用比例；還必須提高再生鋁的質(zhì)量，以免限制最終使用機(jī)會(huì)。

流程優(yōu)化

從歷史上看，中國(guó)生產(chǎn)商利用流程優(yōu)化來節(jié)省成本和排放。雖然這些改進(jìn)不會(huì)產(chǎn)生凈零產(chǎn)品，但需要持續(xù)改進(jìn)，特別是對(duì)于目前不適合脫碳的設(shè)施。

中期解決方案

惰性陽極

惰性陽極技術(shù)可能是該原鋁生產(chǎn)行業(yè)實(shí)現(xiàn)直接排放量變化的最大機(jī)會(huì)。在全球原鋁冶煉過程中用惰性陽極代替碳陽極，目標(biāo)是該行業(yè)排放量的10-15%左右。沒有這一點(diǎn)，鋁可能永遠(yuǎn)不會(huì)成為凈零材料。

然而，該技術(shù)仍處于試驗(yàn)階段：中國(guó)落后于國(guó)際同行，知識(shí)產(chǎn)權(quán)敏感性使其難以向他們學(xué)習(xí)；中國(guó)市場(chǎng)也缺乏開發(fā)惰性陽極技術(shù)的合作。

惰性陽極預(yù)計(jì)將在2035年左右在中國(guó)實(shí)現(xiàn)商業(yè)化，并在2050年后實(shí)現(xiàn)與碳陽極的商業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力。目前，惰性陽極的成本比碳陽極高出250%以上，但引入碳價(jià)可能會(huì)改變商業(yè)案例。雖然從歷史上看，惰性陽極幾乎沒有監(jiān)管支持，但在2022年2月，國(guó)家發(fā)改委發(fā)布了惰性陽極激勵(lì)政策，以鼓勵(lì)鋁生產(chǎn)商采取行動(dòng)。

機(jī)械蒸汽再壓縮

機(jī)械蒸汽再壓縮 (MVR) 技術(shù)可以通過重復(fù)使用大量蒸汽，在氧化鋁精煉過程中將熱能需求減少多達(dá)70%。雖然MVR不會(huì)讓設(shè)施實(shí)現(xiàn)零排放，但它可以使目前難以或不可能從化石燃料過渡的地點(diǎn)受益。MVR預(yù)計(jì)最早將于 2026年與傳統(tǒng)的蒸發(fā)技術(shù)具有成本競(jìng)爭(zhēng)力。

中國(guó)鋁業(yè)正在試用MVR技術(shù)，該技術(shù)在中國(guó)以外的應(yīng)用很少，盡管美國(guó)鋁業(yè)公司于2021年開始對(duì)在氧化鋁精煉中使用MVR 進(jìn)行可行性研究。

長(zhǎng)期解決方案

碳捕獲、利用和儲(chǔ)存

碳捕獲、利用和儲(chǔ)存 (CCUS) 技術(shù)可以永久儲(chǔ)存碳或?qū)⑵溆米髌渌^程的輸入。作為一項(xiàng)在全球范圍內(nèi)具有商業(yè)規(guī)模應(yīng)用的成熟技術(shù)，它將成為未來 30年脫碳努力的主要參與者。然而，它在鋁行業(yè)仍然相對(duì)未經(jīng)測(cè)試。

CCUS 可以捕獲氧化鋁精煉和工藝排放過程中熱能產(chǎn)生的排放，但其商業(yè)案例取決于尾氣中的二氧化碳濃度，這在鋁冶煉中含量低，導(dǎo)致成本高。

CCUS 在中國(guó)的應(yīng)用正在迅速增長(zhǎng)，預(yù)計(jì)總體上將占全球產(chǎn)能的22%左右，但仍然很少有人將其用于鋁生產(chǎn)，而且該國(guó)的研發(fā)工作尚未取得進(jìn)展。

綠氫

由于氧化鋁精煉的煅燒步驟所需的高溫電力生產(chǎn)，綠色氫氣是唯一可用于消除碳排放的選項(xiàng)之一。

高昂的成本仍然是擴(kuò)大這項(xiàng)技術(shù)的障礙，其成本是天然氣的七倍。隨著電解槽和可再生電力成本的下降，綠色氫在未來幾年應(yīng)該會(huì)變得更具競(jìng)爭(zhēng)力。

綠色氫技術(shù)的發(fā)展在中國(guó)處于早期階段，主要由領(lǐng)先的可再生能源公司推動(dòng)。

可濕性陰極

可潤(rùn)濕陰極縮短了鋁冶煉電解過程中的陽極-陰極距離，從而有機(jī)會(huì)將能耗降低多達(dá)25%。盡管有這一點(diǎn)及其節(jié)省成本的潛力，但這項(xiàng)技術(shù)不會(huì)達(dá)到凈零。

包括俄鋁在內(nèi)的一些鋁業(yè)公司的可濕性陰極已達(dá)到工業(yè)規(guī)模。然而，在中國(guó)，自2012年以來并沒有顯著的發(fā)展。

中國(guó)鋁生產(chǎn)商在實(shí)現(xiàn)中國(guó)凈零排放目標(biāo)方面的關(guān)鍵作用是不可否認(rèn)的。但每個(gè)生產(chǎn)商的脫碳途徑會(huì)因地理位置、可再生能源的可用性、價(jià)值鏈等因素而異。

同時(shí)，需要針對(duì)特定行業(yè)的政策和政府財(cái)政支持來激勵(lì)進(jìn)一步的技術(shù)開發(fā)和部署。然而，現(xiàn)在是中國(guó)生產(chǎn)商采取行動(dòng)的時(shí)候了，因?yàn)樾枰顿Y，以便這些技術(shù)至少能夠在未來十年內(nèi)達(dá)到商業(yè)可行性。