中國是全球最大的原鋁生產(chǎn)國，占全球市場近60%。同時，中國鋁工業(yè)的碳排放量占全國總排放量的5%左右。因此，中國的鋁生產(chǎn)商必須幫助中國實現(xiàn)到2060年凈零排放的目標。

與歐洲等其他地區(qū)相比，中國鋁冶煉廠對燃煤能源的依賴超過80%。然而，在中國創(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)濟論壇于2022年4月進行的一項研究列出了鋁行業(yè)的脫碳技術(shù)、它們在中國的成熟度以及商業(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行業(yè)的碳足跡。

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

中國再生鋁的生產(chǎn)成本也降低了每噸約900美元，預(yù)計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品公司）已經(jīng)承諾在其產(chǎn)品中使用再生鋁。

中國也開始開發(fā)閉環(huán)回收系統(tǒng)，盡管它需要達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會。

流程優(yōu)化

從歷史上看，中國生產(chǎn)商利用流程優(yōu)化來節(jié)省成本和排放。雖然這些改進不會產(chǎn)生凈零產(chǎn)品，但需要持續(xù)改進，特別是對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)實現(xiàn)直接排放量變化的最大機會。在全球原鋁冶煉過程中用惰性陽極代替碳陽極，目標是該行業(yè)排放量的10-15%左右。沒有這一點，鋁可能永遠不會成為凈零材料。

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

惰性陽極預(yù)計將在2035年左右在中國實現(xiàn)商業(yè)化，并在2050年后實現(xiàn)與碳陽極的商業(yè)競爭力。目前，惰性陽極的成本比碳陽極高出250%以上，但引入碳價可能會改變商業(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，國家發(fā)改委發(fā)布了惰性陽極激勵政策，以鼓勵鋁生產(chǎn)商采取行動。

機械蒸汽再壓縮

機械蒸汽再壓縮 (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70%。雖然MVR不會讓設(shè)施實現(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受益。MVR預(yù)計最早將于 2026年與傳統(tǒng)的蒸發(fā)技術(shù)具有成本競爭力。

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

長期解決方案

碳捕獲、利用和儲存

碳捕獲、利用和儲存 (CCUS) 技術(shù)可以永久儲存碳或?qū)⑵溆米髌渌^程的輸入。作為一項在全球范圍內(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)仍然相對未經(jīng)測試。

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

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之一。

高昂的成本仍然是擴大這項技術(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)該會變得更具競爭力。

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

可濕性陰極

可潤濕陰極縮短了鋁冶煉電解過程中的陽極-陰極距離，從而有機會將能耗降低多達25%。盡管有這一點及其節(jié)省成本的潛力，但這項技術(shù)不會達到凈零。

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

中國鋁生產(chǎn)商在實現(xiàn)中國凈零排放目標方面的關(guān)鍵作用是不可否認的。但每個生產(chǎn)商的脫碳途徑會因地理位置、可再生能源的可用性、價值鏈等因素而異。

同時，需要針對特定行業(yè)的政策和政府財政支持來激勵進一步的技術(shù)開發(fā)和部署。然而，現(xiàn)在是中國生產(chǎn)商采取行動的時候了，因為需要投資，以便這些技術(shù)至少能夠在未來十年內(nèi)達到商業(yè)可行性。