加拿大铝冶炼：走零碳排放之路

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铝行业碳排放始终是个难题。由于输电线、风力涡轮机、太阳能电池板和电动汽车电池中都含有铝材料，因此解决这一难题对于实现能源转型、减少全球温室气体（GHG）排放至关重要。

力拓集团（Rio Tinto）铝业务的首席执行官伊万·维拉（Ivan Vella）表示，“为实现全球脱碳，我们需要更多的铝。”

然而，铝冶炼是一种高碳产业，冶炼过程中不仅会产生二氧化碳，还会消耗大量电力。如果电力来源于煤电，那么冶炼一吨铝所产生的碳排放量就会高达16吨。国际能源署的数据显示，炼铝过程中产生的碳排放量占世界工业总排放量的3%。

那么，如果把铝的碳密度降低到每吨铝只排放2吨二氧化碳将会如何？

加拿大已经付诸于实践。由于当地水电丰富，魁北克省和不列颠哥伦比亚省生产的铝含碳量居世界最低。普华永道（PwC）最近在一份报告中证实，总部位于温哥华的泰克资源公司（Teck Resources）吨锌碳排放为0.93吨二氧化碳当量，而全球吨锌碳排放平均值为3~4吨二氧化碳当量。

近日，在英国伦敦举行的一次投资者介绍会上，维拉表示，力拓集团的加拿大冶炼厂属于低碳铝冶炼厂的“独家俱乐部”。

作为世界上仅次于中国、印度和俄罗斯的第四大铝生产国，加拿大的铝冶炼能力有所提升，而美国冶炼能力却有所下滑，从20年前的近24家冶炼厂减少到如今仅剩5家。维拉向投资者透露，“我们的目标是扩大我们在加拿大的资产规模。”

然而，由于电力供应有限，加拿大不列颠哥伦比亚省的资产规模或将难以扩大。魁北克省的发电量是不列颠哥伦比亚省的三倍，由于担心力拓集团的肯尼大坝和凯马诺发电站会对鱼类造成影响，该集团试图增加其在不列颠哥伦比亚省的发电量，但这一行为遭到了政策的压制。

近年来，力拓集团推出了一个60亿美元的现代化项目，增加了基蒂马特的产量，使其产能翻了一番，同时减少了温室气体的排放。目前，力拓集团和美国铝业公司正在共同研发一种名为ELYSIS的技术，该技术可以将加拿大生产铝的碳排放量降至最低。加拿大政府将向该项目投资8000万加元，魁北克政府已拨出6000万加元。

制造铝这一过程包含两个阶段，首先需要从铝土矿中提取氧化铝。铝冶炼使用大量电力来分离氧化铝中的铝和氧原子。该过程使用碳阴极，当氧气与碳阴极结合时，会产生二氧化碳。因此，即使冶炼厂使用的电力是100%可再生的，铝冶炼厂在冶炼过程中仍然会产生二氧化碳。

20年来，力拓集团和美国铝业公司的研究人员一直在试图开发一种“惰性阴极”，以实现在冶炼过程中不需要任何碳，目前该公司正有一款产品应用于示范项目。

韦拉表示，“这里涉及的技术难以实现真正突破。” ELYSIS技术是一种“惰性”阴极，目前位于魁北克圣约翰湖区（Saguenay-Lac-Saint-Jean）的力拓集团Alma冶炼厂正使用单个电解槽对其进行测试。该集团有一个大客户排队购买其ELYSIS无碳铝。苹果公司已经对该技术进行投资，并计划成为其首位客户。韦拉表示，“这项技术十分可行。现在的问题是要扩大规模，提高效率。”现如今，力拓集团已花费60亿美元对Kitimat冶炼厂进行现代化改造。而利用新技术改造冶炼厂将会花费高额成本，因此Kitimat要推广ELYSIS技术可能还需要一段时间。

“到2030年，Kitimat冶炼厂能全面推广ELYSIS技术吗？”维拉问道。“大概率不会。我觉得它的发展速度并非如此之快。”

编译：朱砚昭（期刊部）

审校：范晓宇（期刊部）

编辑：朱砚昭（期刊部）

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