2050年鋁業(yè)溫室氣體減排路徑2021年3月國際鋁業(yè)協(xié)會（IAI）就共同關(guān)心的問題為鋁生產(chǎn)商提供全球論壇，并與各區(qū)域以及各國的鋁業(yè)協(xié)會保持聯(lián)絡(luò)，以實現(xiàn)1.鋁：可持續(xù)未來的核心 12.國際鋁業(yè)協(xié)會：科學(xué)權(quán)威和變革推動者 2 24.對標《巴黎協(xié)定》的2050年鋁足跡是什么樣？ 75.溫室氣體減排路徑 6.要實現(xiàn)一個符合《巴黎協(xié)定》要求的鋁業(yè)，需要什么？ 7.參考文獻 噸鋁 二氧化碳當量/年 圖7BAU和B2DS情境下的2018年和2050年全行業(yè)排放量，百萬噸二氧化碳當量 圖8對標B2DS的2050年情境下的全球平均原鋁碳足跡，噸二氧化碳當量/噸鋁 圖9與IEA“超過2°C情境（B2DS）”相比，在2050年BAU情境下冶煉廠電力結(jié)構(gòu)組合的變化。（B2DS中 圖10路徑1：電力脫碳 圖11路徑2：直接過程排放 圖132018年和2050年原鋁和回收鋁的供應(yīng)情況，（）， 11.鋁：可持續(xù)未來的核心鋁產(chǎn)品是低碳未來的基本推動力，更多地使用這種金屬將大量輕型自動電動汽車為日益增長的全球人口提供租賃的出行服務(wù)，由可再生能源電網(wǎng)供電；具有能量凈正收益的模塊化智能建筑，產(chǎn)生的能源比它們消耗的更多，并實時適應(yīng)其居住者的各種需求；雖然鋁是可持續(xù)未來解決方案的一部分（因為其獨特的特性組合：輕量化、高強度、耐久性、導(dǎo)電性及導(dǎo)熱性、可塑性和可再生性），但該行業(yè)認識到如果不按照全社會的氣候目標制定規(guī)劃并快速采取行動以減少溫室氣體排放，其自身有可能成為難題的一部分。只有過渡到低碳路線，對鋁的需這是一個挑戰(zhàn)。不僅是環(huán)境方面的挑戰(zhàn)，還是經(jīng)濟、政治、社會、物流和技術(shù)方面的挑戰(zhàn)。由于需要通過不同途徑來獲得解決挑戰(zhàn)的方案（以及許多解決方案尚在起草中而其他解決方案尚未出臺的），標探索現(xiàn)實可靠的技術(shù)途徑。這些途徑符合《巴黎協(xié)定》的目標，即相比于工業(yè)化前的水平將全球決其他可持續(xù)性方面的問題）。在許多情況下，所需技術(shù)正處于開發(fā)和部署的最后階段，但需要大22.國際鋁業(yè)協(xié)會：科學(xué)權(quán)威和變革推動者-考慮到鋁產(chǎn)品需求的變化，如果不采取行動，未來三十年碳足跡將如何變-在全球變暖幅度低于2℃的情境下，整個-脫碳技術(shù)的范圍和組合，包括現(xiàn)有的、新的、正在開發(fā)中的和尚未開發(fā)的解決方案，可供具有不-政策（和投資）驅(qū)動力和脫碳障礙——通過減少生產(chǎn)過程的排放量和回收利用節(jié)省的排放量。鋁業(yè)參與者的路徑選擇將取決于其獨特的能源條件、原材料和廢料可用性、區(qū)域政策、投資選擇以有必要建立行業(yè)內(nèi)和行業(yè)間伙伴關(guān)系，以應(yīng)對溫室氣體減排的巨大挑戰(zhàn)，同時滿足日益增長的需求。生產(chǎn)商之間，以及公共部門和學(xué)術(shù)界、發(fā)電廠、半成品制造商、客戶/原始設(shè)備制造商（OEM）以及終端用戶之間，需要建立合作關(guān)系。由于在工藝和產(chǎn)品方面的相對同質(zhì)性，以及龐大的規(guī)模和遍及全球的影響范圍，鋁業(yè)可以滿足這一需求，而IAI在發(fā)起、促進和宣傳這種伙伴關(guān)系方面具有獨特數(shù)據(jù)庫涵蓋“從搖籃到大門”的所有工藝流程。這意指該行業(yè)在自己的生產(chǎn)設(shè)施（原鋁和回收鋁）中產(chǎn)生的所有排放量，也包括該行業(yè)消耗的原材料、輔助原料和能源中的排放量。這是當今鋁業(yè)，鋁土礦開采氧化鋁精煉陽極生產(chǎn)鑄造回收*半成品生產(chǎn)內(nèi)部廢料重熔電力（間接）--非二氧化碳溫室氣體（直接）------工藝二氧化碳（直------輔助原料（間接）-----熱能（直接/間接-運輸（間接）------總計（從搖籃到大門）361,127），回收鋁和原鋁的組合方式來實現(xiàn)。鋁制品的回收利用率已經(jīng)很高。即使收集過程得到進一步改進，然而耐用鋁制品壽命長，人口數(shù)量不斷增長，應(yīng)用范圍變廣，意味著未來沒有足夠的消費后廢料來機會加強消費后產(chǎn)品的收集、分類和回收，以（在一定程度上）減原鋁生產(chǎn)是一種能源密集型工藝（IAI，2020c），需要大量的電力來打破進料化學(xué)品——氧化鋁2的強氧鍵。鋁的反應(yīng)活性由其原子結(jié)構(gòu)決定，也是其寶貴物理特性（如輕量化、高強度、耐久性和導(dǎo)本身的排放量相對較低（相比于價值鏈中的其他工藝流程），占行業(yè)總排放量1使用拜耳法從鋁土礦中提取氧化鋁，需要消耗以熱和蒸汽形式存在的能量，以及諸如氫氧化鈉之類的輔助原料，所有這些材料都有碳足跡。氧化鋁生產(chǎn)中的排放量僅占行業(yè)總排放量的不到20%。目前，鋁的冶煉通過原料、氧化鋁和碳陽極之間的還原—氧化反應(yīng)完成，其中每個鋁離子得到三個因此，該工藝流程中直接產(chǎn)生的二氧化碳排放與鋁的生產(chǎn)成正比。這種電化學(xué)工藝（電解）需要電力、碳陽極和諸如冰晶石（氟化鋁鈉）之類的輔助產(chǎn)品，以及將液態(tài)金屬鑄成固態(tài)產(chǎn)物的熱能。與電力相關(guān)的排放量占鋁業(yè)排放量的75%。的電力結(jié)構(gòu)——歷史上以水電為主，但現(xiàn)在以煤、氣燃燒發(fā)電的比重不斷增另一方面，鋁回收需要的能量要少得多——基本上只被用來熔化鋁廢料。此外，由于不需要將氧化鋁還原成金屬鋁，也就不存在上述化學(xué)反應(yīng)其他可再?能源其他?可再?能源核能煤?電百萬噸原鋁估計未報告百萬噸原鋁估計未報告大洋洲東歐和中歐南美洲北美洲亞洲（不包括中國）非洲6燃煤發(fā)電燃?發(fā)電燃煤發(fā)電燃?發(fā)電排放強度噸二氧化碳當量/噸鋁總排放量（百萬噸?氧化碳當量）總排放量（百萬噸?氧化碳當量）燃煤發(fā)電燃?發(fā)電混合電?7總排放量（百萬噸?氧化碳當量）總排放量（百萬噸?氧化碳當量）（照常經(jīng)營情境下百萬噸二氧化碳當量/年），4.對標《巴黎協(xié)定》的2050年鋁足跡是什么樣？ B2DS情境框架下開展工作。盡管如此，IAI將根據(jù)物料流模型和氣候科學(xué)的發(fā)展，持續(xù)改進其繪制8?覆蓋全產(chǎn)業(yè)鏈（鋁土礦、氧化鋁及原鋁生產(chǎn)，消費前后鋁廢料回收和半成品鋁生產(chǎn)過程，搖?在這2.5億噸排放量中，所有與原鋁生產(chǎn)相關(guān)的工藝流程（特別是冶煉過程）中耗電產(chǎn)生的?原鋁生產(chǎn)中非耗電產(chǎn)生的排放量（從搖籃到大門）需要從目前的4億噸二氧化碳當量（2050?與BAU情境相比，回收和制造過程中燃料燃燒和電力消耗產(chǎn)生的排放量需要減少55%，即從超），溫室?體排放量（百萬噸?氧化碳當量溫室?體排放量（百萬噸?氧化碳當量/年）主要...規(guī)避B2DS循環(huán)利?和半制成品...下游...規(guī)避BAU原鋁...規(guī)避...下游...下游圖7BAU和B2DS情境下的2018年和2050年全行業(yè)排放量，百萬噸二氧化碳當量），（對標B2DS的2050年行業(yè)“額度”）/(2050年鋁半制成品需求）250/170噸原鋁。假設(shè)原鋁排放“額度”為2億噸（2050年預(yù)算的80%，相比于現(xiàn)今排放量的95%），則每噸），（對標B2DS的2050年原鋁排放“額度”）/（2050年原鋁需求）200/80=2.5噸二氧化碳當量/噸原鋁重大挑戰(zhàn)，還意味著50%的直接（工藝和熱能）減原原鋁碳?跡(噸?氧化碳當量/噸鋁)圖8對標B2DS的2050年情境下的全球平均原鋁碳足跡，噸二氧化碳當量/噸鋁5.溫室氣體減排路徑有三大領(lǐng)域有潛力促成行業(yè)增長和溫室氣體排放的脫鉤，每個領(lǐng)域都有獨特的創(chuàng)新、政策以及金融以下對溫室氣體排放途徑的探索確定了可以/可能實施的最重大（最根據(jù)它們在鋁價值鏈中的位置、當前采用的工藝流程以及未來能源和原料資源的可用性，不同的企業(yè)參與者將從不同的起點出發(fā)，采取不同的速電力脫碳2018年，發(fā)電導(dǎo)致的排放占該行業(yè)排放量的60%。根據(jù)當?shù)丨h(huán)境和能源條件，現(xiàn)有生產(chǎn)商擁有多種截然不同的機會大量依靠化石燃料地區(qū)的鋁業(yè)生產(chǎn)主要依靠自發(fā)電供電。在某些情況下，這是由于在冶煉廠建設(shè)期間電網(wǎng)電力不可靠，此類建設(shè)需要1周7天、1天24小時不間斷供電。IAI數(shù)據(jù)表明，亞洲（除中國）除了資本投資之外，人們認識到，該行業(yè)（以及整個社會）單位能源價格上漲，從而需要進一步投保持相對平穩(wěn)，但近年來有顯著增長計劃。中國的許多鋁生產(chǎn)商開始用云南省的新產(chǎn)能取代中國中煤圖9與IEA“2°C優(yōu)化情境（B2DS）”相比，在205（B2DS中的化石燃料主要采納CCUS技術(shù)）。隨著電網(wǎng)向低慣量（間歇性可再生發(fā)電來源，隨著包括更多電動汽車等需求基礎(chǔ)的變化，在一定時間內(nèi)產(chǎn)生峰值負荷）轉(zhuǎn)變，諸如鋁冶煉廠一類的大型、持續(xù)型電力用戶將在穩(wěn)定電網(wǎng)方面發(fā)揮越來路徑1圖10路徑1：電力脫碳減少直接排放燃燒（提供熱量和蒸汽）導(dǎo)致的排放量以及其他來源的這在一定程度上是化石燃料能效增長的結(jié)果，也是該行業(yè)聚焦于消除與工藝流程相關(guān)的排放的結(jié)果，例如陽極效應(yīng)產(chǎn)生的可潛在加劇全球變暖的氣體全氟化碳(PFC)，提高能源效率，以及增加新的（和?免除冶煉過程中對碳陽極需求的新型（惰性陽極）技術(shù)，以及?開發(fā)在不燃燒化石燃料的情況下提供熱量和蒸汽的技術(shù)（例如，依靠可再生能源的電氣化、生成可再生能源的氫氣燃燒、作為能源組合一部分的聚光光此外，從排放點或進程點捕獲和封存各來源的溫室氣CCUS技術(shù)帶來的挑戰(zhàn)對鋁業(yè)并非獨一無二，成本反映了在適當開發(fā)和實施這些技術(shù)時排放企業(yè)將面臨的更廣泛的問題。然而，對于鋁冶煉行業(yè)而言，從電解槽中排出的氣體流中，低濃度的二氧化碳（濃度為500~15,000ppm）帶來了額外的挑戰(zhàn)，需要重新設(shè)計或改造電解槽，并承擔由此產(chǎn)生計、實現(xiàn)和實施成本。這不包括在捕獲碳之前洗滌其他污染物的成本（以減少捕獲二氧化碳導(dǎo)致的去除電解冶煉工藝的直接排放（將氧化鋁轉(zhuǎn)化為鋁）是所有原鋁生產(chǎn)商共同面臨的挑戰(zhàn)，需要通過逐步改變技術(shù)來實現(xiàn)。惰性陽極等新型電解槽技術(shù)將在減排方面發(fā)揮重要作用，但應(yīng)該注意的是，在向零碳電能環(huán)境過渡的過程中，這些技術(shù)還需要在與現(xiàn)有碳陽極相似或比其更好的能耗強度下運行。這是因為，如果在化石燃料電網(wǎng)中以更高的能耗實行直接減排，那么與電力相關(guān)的間接排放可路徑路徑2直接過程排放潛能惰性陽極精煉?和鑄造車換碳捕獲利?和儲圖11路徑2：直接過程排放氧化鋁生產(chǎn)（來自鋁土礦）需要大量的熱量和蒸汽（IAI，2020e）。并不是只有鋁業(yè)面臨著與這些對于這些熱工藝過程，依靠可再生能源的電氣化提供了潛在的脫碳路徑。在電氣化不可行的情況下氧化鋁的煅燒過程中，用電動鍋爐直接取代化石燃料鍋爐可能會影響產(chǎn)品質(zhì)量，從而在下游行業(yè)產(chǎn)其他燃料燃燒過程（采礦中的移動設(shè)備、焙燒陽極的烘箱、鑄造爐、再熔和回收）將遵循類似的路徑（電氣化、燃料轉(zhuǎn)換和CCUS技術(shù))，而已經(jīng)電氣化的工藝過程（擠壓、軋制等）將需要以與冶煉循環(huán)利用和資源效率無性能損失的無限可循環(huán)性是鋁的獨特優(yōu)勢之一，使其成為循環(huán)經(jīng)濟的有利材料（IAI，2018）。目前，金屬在其最大細分市場（運輸、建筑和施工）的報廢（消費后）回收（收集）率較高——高于90%。然而，這些應(yīng)用往往具有較長的使用壽命（利用鋁的耐久性），因此，像受限于回收率一樣，包裝應(yīng)用中的鋁的壽命要短得多，收集和回收率也大不相同，這取決于應(yīng)用（罐裝材料中鋁的壽命在產(chǎn)品壽命結(jié)束時收集的鋁廢料的質(zhì)量也各有不同，這取決于合金類別組成和廢料的分類程度。質(zhì)量較低的混合廢料，雖然今天用于某些應(yīng)用，但在未來卻幾乎沒什么用途，未來需要更高價值的變生產(chǎn)商和消費者（以及廢物管理參與者）有責任確保在材料的生命結(jié)束時將其帶回系統(tǒng)。設(shè)計金屬并將其轉(zhuǎn)化為產(chǎn)品的人員也有責任創(chuàng)造輕松有效地分離、收集和分類鋁部件的應(yīng)用，以確保金屬的一旦廢料得到收集，其加工和熔化過程中的金屬損耗相對較低（分別是3%和6%）。路徑路徑3循環(huán)利?和資源效率潛能放圖12路徑3：循環(huán)利用和資源效率建筑、施工和汽車板塊的回收率高（>90%）。鋁罐如果在經(jīng)濟運行中沒有回收該金屬，則必須用原鋁替代。如今，原鋁生產(chǎn)的平均溫室氣體排放量是回收利用消費后廢料導(dǎo)致的排放量的25倍。新廢料和內(nèi)部廢料（在最終產(chǎn)品制造之前，各種生產(chǎn)和制造過程中產(chǎn)生的廢料）的收集率非常高，收集后損耗也較低。這是因為這一收集過程往往是一個干凈且分類良好的物料流，已經(jīng)處于生產(chǎn)商的管理和控制之下。生產(chǎn)商了解其價值，并且對于他們來說物料損耗會影響盈利。因此，雖然目前鋁鋁半制成品供應(yīng)量（百萬噸/年）舊廢料=即所知的消費后廢料。使?后產(chǎn)品的回收?產(chǎn)），新廢料和內(nèi)部廢料被重新熔化（通過熱工藝）后產(chǎn)生二氧化碳，盡管與原鋁生產(chǎn)相比其二氧化碳水沒有（收集、加工和熔化）損耗以及不產(chǎn)生新廢料和內(nèi)部廢料的全循環(huán)系統(tǒng)，將在BAU情境下使行業(yè)排放量減少20%。鋁供應(yīng)的這種轉(zhuǎn)變需要價值鏈上包括消費者在內(nèi)的所有參與者共同采取行動及制定激勵循環(huán)的政策框架，包括投資廢料回收能力和拆卸/回收設(shè)計以及研發(fā)新型金屬作為一個向一些溫室氣體排放量最高的行業(yè)提供節(jié)能、減排、輕質(zhì)、可回收產(chǎn)品的全球性綜合產(chǎn)業(yè)，全價值鏈的減排舉措對于鋁業(yè)至關(guān)重要。這種生命周期方法要求，除了減少全球工業(yè)足跡外，鋁產(chǎn)術(shù)（與同地協(xié)作行業(yè)合作）的研究、開發(fā)和部署增加投資。此外，促進廢料收集改進（特別是包裝工業(yè)）和廢料合金分類（特別是在汽車工業(yè)）的循環(huán)經(jīng)濟政策對于確保鋁的價值（及其初始生產(chǎn)階在這一點上，客戶在設(shè)計含鋁產(chǎn)品時也將發(fā)揮作用，產(chǎn)品設(shè)計應(yīng)能最大限度地回收并利用金屬鋁，最后，至關(guān)重要的是，隨著鋁業(yè)的脫碳成本達到幾萬億美元，205