Роль инертных анодов в декарбонизации алюминия.

Jun 07, 2023

Инертные аноды могут сыграть ключевую роль в устранении выбросов при производстве первичного алюминия.

Слитки элизного алюминия, произведенные с помощью нового инновационного процесса с использованием инертных анодов.

Яблоко

После стали алюминий является вторым наиболее используемым металлом в мире. Алюминий невероятно легкий, легко поддается формованию, обладает высокой проводимостью электричества и устойчив к коррозии. Хотя он является синонимом таких повседневных продуктов питания, как банки из-под газировки и упаковка из фольги, он предназначен не только для потребительских товаров: он также имеет решающее значение для перехода к экологически чистой энергетической экономике в качестве ключевого компонента сетевой инфраструктуры, солнечных установок, компонентов ветряных турбин и электростанций. транспортные средства. В то же время производство алюминия вносит значительный вклад в изменение климата. На алюминиевую промышленность приходится 2 процента мировых выбросов парниковых газов (ПГ), и спрос на этот материал значительно растет. Без вмешательства необходимый материал для действий по борьбе с изменением климата также станет серьезным препятствием на пути климатического прогресса.

Чтобы решить эту климатическую загадку, сектору будет крайне важно внести два взаимодополняющих изменения: электричество, используемое для производства алюминия, должно быть декарбонизировано, а алюминиевые заводы должны внедрить передовые технологии для сокращения или устранения технологических выбросов. В то время как чистая энергия может устранить выбросы от первой, технологические выбросы сократить труднее. Инертные аноды — многообещающая технология, которая хорошо подходит для решения этой задачи. Без инвестиций в исследование, разработку и внедрение этой передовой технологии мы оставляем решения по сокращению выбросов углекислого газа на столе в секторе, который в них остро нуждается.

Чтобы понять роль, которую инертные аноды могут играть в декарбонизации алюминия, важно понять, как генерируются выбросы при производстве алюминия. Почти все выбросы в этом секторе (96 процентов) происходят в результате сначала переработки алюминиевой руды (известной как боксит) в глинозем (в основном в результате сжигания топлива на месте), а затем восстановления этого глинозема в алюминий посредством электролиза, процесса, который в значительной степени зависит от электричества. Только на процесс электролиза приходится почти 80 процентов выбросов парниковых газов в этом секторе.

Процесс электролиза используется с конца 1800-х годов: угольные аноды вставляются в смесь глинозема и расплавленной соли, называемой криолитом, и через углеродные аноды в смесь пропускают электрический ток. В ходе этого процесса кислород удаляется из оксида алюминия и воссоединяется с угольным анодом с образованием углекислого газа (CO2). В результате в качестве конечного продукта остается чистый алюминий.

Технологические выбросы в результате электролиза трудно устранить, поскольку выброс CO2 на последнем этапе является неотъемлемой частью извлечения чистого алюминия.

Помимо выбросов CO2 в результате химической реакции, угольный анод также может вызывать выброс перфторхимических веществ (ПФУ). ПФУ образуются, когда фтор из соли, используемой при электролизе, соединяется с углеродом в анодах. ПФУ, образующиеся в ходе электролиза, представляют собой чрезвычайно мощные парниковые газы, потенциал глобального потепления которых в 6500 и 9200 раз превышает силу CO2 соответственно. В 2021 году завод Century Aluminium в Себри в Кентукки выбросил в атмосферу 24 тонны ПФУ, что эквивалентно выбросам 40 000 автомобилей. Огромная эффективность этих газов усиливает необходимость снижения технологических выбросов, возникающих при использовании угольных анодов.

Инертные аноды могут снизить или исключить технологические выбросы при производстве алюминия. Инертные аноды могут быть изготовлены из различных материалов и выполнять ту же роль, что и угольный анод. Замена угольных анодов инертными анодами устранит прямые выбросы CO2 на алюминиевом заводе и вместо этого приведет к выбросам чистого кислорода. Кроме того, инертные аноды позволят исключить процесс образования ПФУ при производстве алюминия.

Инертные аноды могут снизить загрязнение местного воздуха. В дополнение к климатическим преимуществам, которые они предлагают, инертные аноды также предоставляют возможность уменьшить загрязнение диоксидом серы (SO2). Угольные аноды производятся путем обжига кокса и каменноугольного пека, которые содержат серу. SO2 образуется во время плавки, когда кислород воздуха реагирует с серой в угольных анодах. Эта реакция не происходит при использовании инертных анодов, удаляющих выбросы SO2 в процессе плавки.