Sơ lược về vòng đời của nhôm
Nhôm là kim loại có nhiều nhất trong vỏ trái đất, nhưng trong tự nhiên nó không tồn tại ở dạng kim loại. Vòng đời có năm giai đoạn: khai thác quặng bauxite, tinh chế thành alumina, nấu chảy alumina thành kim loại nhôm sơ cấp, chế tạo sản phẩm và thu hồi kim loại khi hết tuổi thọ thông qua tái chế. Mỗi giai đoạn có một đặc điểm môi trường riêng biệt và chiến lược bền vững của ngành là giảm tác động ở giai đoạn đầu trong khi tối đa hóa khả năng phục hồi ở giai đoạn sau.
Khai thác và tinh chế bauxite
Bauxite là quặng sản xuất nhôm và được khai thác ở các mỏ lộ thiên ở vùng nhiệt đới và cận nhiệt đới. Việc khai thác loại bỏ lớp đất mặt và thảm thực vật, vì vậy những người vận hành có trách nhiệm phải lập kế hoạch phục hồi đất ngay từ đầu, khôi phục thảm thực vật và tạo đường nét cho đất sau khi khai thác. Các mối quan tâm chính về môi trường là xáo trộn đất đai, bụi và quản lý dư lượng của quá trình.
Quặng được tinh chế thành alumina, oxit nhôm, bằng quy trình Bayer: bauxite được phân hủy bằng xút ở nhiệt độ và áp suất cao, alumina hòa tan được kết tủa và nung, còn cặn không hòa tan, thường được gọi là bùn đỏ, được lưu trữ trong các bể chứa được quản lý cẩn thận. Ngành này đã đầu tư rất nhiều vào việc quản lý cặn, xếp khô và tái sử dụng cặn trong vật liệu xây dựng như xi măng, giảm cả dấu chân và nhu cầu nước cho quá trình lọc dầu.
Luyện kim: Giai đoạn chuyên sâu về năng lượng{0}}
Nhôm sơ cấp được sản xuất bằng phương pháp điện phân, quy trình Hall{0}}Heroult, trong đó alumina được hòa tan trong cryolite nóng chảy và khử thành kim loại bằng dòng điện lớn. Luyện kim là giai đoạn-tiêu tốn nhiều năng lượng nhất trong vòng đời và là nguồn phát thải khí nhà kính-lớn nhất trong lịch sử, bao gồm cả các hợp chất perfluorocarbon được giải phóng khi quá trình này bị xáo trộn.
Đòn bẩy chính để giảm lượng khí thải từ hoạt động luyện kim là tăng tỷ lệ điện tái tạo, cải thiện khả năng kiểm soát tế bào để tránh xáo trộn quy trình và phát triển các công nghệ tế bào mới. Công nghệ cực dương trơ thay thế cực dương carbon bằng vật liệu không{1}}tiêu hao đang được phát triển thương mại và hứa hẹn sẽ loại bỏ lượng khí thải carbon trực tiếp và giải phóng perfluorocarbon của pin thông thường. Hydro xanh cũng đã được nghiên cứu làm chất mang năng lượng cho các bộ phận của chuỗi quy trình.
Giai đoạn chế tạo và sử dụng
Sau khi nấu chảy, nhôm được hợp kim hóa, đúc và xử lý thành tấm, tấm, lá, ép đùn, rèn và đúc. Giai đoạn sử dụng là lúc giá trị nhẹ của nhôm được nhận ra: trong xe cộ, máy bay, tòa nhà và bao bì, sự kết hợp giữa độ bền, khả năng chống ăn mòn và mật độ thấp của kim loại giúp giảm mức tiêu thụ năng lượng trong suốt vòng đời của sản phẩm. Lợi ích-giai đoạn sử dụng này là lý do khiến các đánh giá vòng đời của sản phẩm nhôm thường cho thấy lợi ích ròng về môi trường ngay cả khi hoạt động sản xuất tiêu tốn nhiều năng lượng-.
Tái chế và tuần hoàn
Tái chế là lợi thế rõ ràng của nhôm. Một con số thường được trích dẫn là việc sản xuất nhôm thứ cấp cần khoảng 5% năng lượng của quá trình sản xuất sơ cấp và giá trị chính xác thay đổi tùy theo chất lượng và quy trình phế liệu. Bởi vì nhôm không bị mất đặc tính khi nấu chảy lại nên nó có thể được tái chế vô thời hạn và kim loại được thu hồi từ thế hệ sản phẩm này sẽ trở thành nguyên liệu thô của thế hệ tiếp theo.
Nguồn cung phế liệu ngày càng tăng khi ngày càng có nhiều sản phẩm sau{0}}tiêu dùng hết tuổi thọ và các công nghệ phân loại được cải tiến giúp tách các hợp kim với độ chính xác cao. Hệ thống thu phí, kế hoạch ký gửi và thiết kế-cho-các quy tắc tái chế, chẳng hạn như các quy tắc trong khuôn khổ nền kinh tế tuần hoàn Châu Âu, đang làm tăng tỷ lệ thu hồi. Những thách thức còn lại là các sản phẩm mỏng và nhiều lớp, chẳng hạn như giấy bạc và bao bì tráng, trong đó kinh tế thu gom và phân tách xác định lượng kim loại thực sự được thu hồi.
Kết thúc-của-Phục hồi cuộc sống
Khi hết tuổi thọ, nhôm được thu hồi từ hoạt động phá dỡ, xe cộ, bao bì, thiết bị điện tử và ngày càng nhiều từ cơ sở hạ tầng năng lượng-tái tạo như các bộ phận tuabin gió. Tỷ lệ thu hồi thay đổi tùy theo sản phẩm: lon nước giải khát và các bộ phận xây dựng được thu hồi với tỷ lệ cao, trong khi các sản phẩm hỗn hợp nhỏ trong dòng chất thải khó thu hồi hơn. Việc cải tiến các hoạt động tháo dỡ và băm nhỏ, cùng với giá kim loại tăng cao, tiếp tục kéo thêm nhôm trở lại chu trình nguyên liệu.
Câu hỏi thường gặp
Hỏi: Quy trình của Bayer là gì?
Trả lời: Quy trình Bayer là phương pháp tiêu chuẩn để tinh chế bauxite thành alumina: quặng được phân hủy bằng xút ở nhiệt độ và áp suất cao, còn oxit nhôm hòa tan được kết tủa, rửa sạch và nung thành bột alumina.
Hỏi: Tái chế nhôm tiết kiệm được bao nhiêu năng lượng?
Đáp: Một ước tính thường được trích dẫn là việc tái chế nhôm chỉ cần khoảng 5% năng lượng của quá trình sản xuất sơ cấp, khiến việc thu hồi phế liệu trở thành đòn bẩy tiết kiệm năng lượng-lớn nhất trong vòng đời.
Hỏi: Nhôm có thể được tái chế vô thời hạn không?
Đ: Vâng. Nhôm không bị phân hủy khi nấu chảy lại, vì vậy nó có thể được tái chế nhiều lần mà không làm giảm chất lượng, đó là lý do tại sao nó được mô tả là có thể tái chế vô hạn.
Hỏi: Bùn đỏ là gì?
Trả lời: Bùn đỏ là cặn không hòa tan còn sót lại sau khi bauxite được tiêu hóa trong quy trình Bayer. Nó được lưu trữ trong các kho chứa có quản lý và ngành này đang mở rộng việc tái sử dụng xi măng và vật liệu xây dựng.
Hỏi: Công nghệ cực dương trơ là gì?
Đáp: Cực dương trơ thay thế cực dương cacbon của tế bào điện phân thông thường bằng vật liệu không{0} tiêu hao, loại bỏ lượng khí thải cacbon trực tiếp và giải phóng perfluorocarbon trong quá trình nấu chảy. Công nghệ này đang được phát triển thương mại.
