世界低碳绿色铝及铝产品概览

丁 宁，郭廷宏，王祝堂

（1.西南铝业（集团）有限责任公司，重庆 401326；2.上海同创普润新材料有限公司，上海 201400；3.中国有色金属加工工业协会，北京 100814）

0 前言

自2010 年以来，世界原铝产量呈下降趋势，而再生铝产量则在上升。现在再生铝产业显得十分重要，已到了与原铝产业平起平座的时代。据世界金属统计局（WBMS）的资料，2020年全球再生铝消费17 250 kt，占全球铝消费总量的21.4%，2011年—2022 年再生铝消费量的年复合增长率为2.7%。2010 年—2020 年世界主要国家与地区再生铝产量见表1[1]。

表1 2010年—2020年世界主要国家与地区再生铝产量/kt

2000 年以前，美国一直是全球最大的铝生产国，但近些年来美国不断降低国内原铝产量，而提高再生铝产量。2020 年美国再生铝产量3 600 kt，为其原铝产量的3倍多。

自20 世纪80 年代以来日本开始再生铝生产，建成了完善的废铝回收、再生铝生产、使用体系，并于2014 年全面停止原铝生产，仅生产少量的高纯铝，目前日本再生铝用量已占全部铝消费的近90%。

欧洲从20 世纪20 年代开始对废铝有些应用，到90 年代再生铝产量已有相当大的规模，目前欧洲再生铝用量约占铝消费量的60%。2011年—2020年再生铝产量波动前行，由于受疫情影响，2020年的产量为2 605.9 kt，2021 年的产量为2 670 kt。2020年4月欧洲铝业协会宣布启动《再生铝行动计划》，力争2050 年再生铝产量占铝供应量的50%，替代高碳排放强度的进口的原铝锭。

预计2022 年—2027 年全球再生铝产量将进一步扩大，2027年有望超过51 000 kt，年均复合增长率约为5%，发达国家较大部分或全部原铝已被再生铝取代。2021年3月1日国际铝业协会对2050年实现铝工业碳中和给出了三条建议：行业用电低碳化、减少直接排放、加强铝循环利用。

1 低碳铝及铝产品

碳足迹是社会实体（企业、机构、产品、建筑物、地区、城镇、国家等）和个人在所有活动直接/间接导致的温室气体排放总量。一般把碳足迹分为四类：国家的、企业和机构的、产品的和个人的。产品碳足迹（Product carbon footprint，PCF）是某种产品在生命周期各个阶段的温室气体排放总和，即从原材料开采、产品生产和服务提供、销售、使用、报废回收等所有阶段的各种温室气体排放的总和。例如2020 年易拉饮料罐的容积为330 mL，其生命周期内的碳足迹为80 g CO2，回收率按70%计算，其生产原材料的碳足迹最大占57%，制罐工序占35%。如果回收率从目前的70%提高到100%，可将铝易拉罐的碳足迹降至60 g CO2/个。中国铝易拉罐的回收率虽已达98%以上，但还没有做到完全环保级再生利用，所以碳足迹尚达不到60 g CO2/个。

1.1 国内外低碳铝进展

国外在发展低碳铝领域取得了相当大的进展，根据媒体报道，截至2022年6月仅注册有商标品牌的就有16 种（表2），它们的碳足迹大都＜4 t CO2e/t Al，有的甚至已接近零了。如伊利西斯公司（ELYSIS）2020年生产的无碳铝将用于制造苹果公司的iPhone SE 机型，该无碳铝生产中不排放CO2，仅放出氧。苹果公司也是Elysis 研究项目的早期投资者，还发行了47 亿美元绿色债券，帮助新型低碳铝制造和回收技术的开发。

表2 低碳绿色铝锭的大致发展进程

伊利西斯公司（Elysis）2021 年6 月29 日在加拿大魁北克省的力拓阿尔马铝厂开建商业规模的450 kA惰性阳极铝电解槽，标志着消除铝冶炼过程所有直接温室气体的惰性阳极技术又向前迈出了一大步。

1.2 低碳铝产品

低碳铝产品是指用绿色低碳铝、高废铝（＞70%）为原料生产的铸件和加工材，在这方面起引领作用的是挪威的海德鲁铝业公司（Hydro）和印度的诺贝丽斯（Novelis）铝业公司，采用75%的旧废铝生产的产品碳足迹仅为2.3 kg CO2e/kg Al。生产低碳铝产品的典型企业及其项目见表3。

表3 生产低碳铝产品的典型企业及其项目

2 再生铝项目建设进入高潮期

随着原铝生产能力过剩问题的凸显与绿色环保的碳理念高潮的到来，全世界掀起了再生铝项目建设浪潮。据初步汇总，2021年至2022年9月再生铝项目就有约60 个。而据相关专家的预测，2027 年全球再生铝产量有望超过51 000 kt，2022年～2027年的年复合增长率约5%。一些再生铝项目简况见表4。

表4 再生铝项目简况

3 旧废铝的再生利用

3.1 海德鲁铝业生产出近零碳铝

海德鲁铝业公司卢森堡克莱沃（Clervaux）回收厂2022 年5 月10 日生产出产业化的130 t Hydro CIRCAL 100R 近零碳铝，碳足迹＜0.5 kg CO2e/kg Al。目前还在优化生产工艺。这首批近零碳铝是用100%的旧废铝生产的，使用100%旧废料的主要挑战是如何满足合金成分的要求，这是使用精准的工艺采用混合废料达到的。而采用75%的旧废料只能生产碳足迹2.3 kg CO2e/kg Al 的铝，因此这是一大进步。海德鲁的2025 年的战略目标，是将旧废铝用量（PCS）翻一番。

3.2 美国首次采用低碳铝CIRCAL

美国谢普公司（Shape Corp.）2022年10月首次使用海德鲁铝业公司的Hydro CIRCAL 铝合金锭在美国市场生产汽车零部件，该铝锭的旧废铝含量≥75%，其碳足迹2.3 kg CO2e/kg Al，比北美铝平均排放量少排放70%[2]。CIRCAL 合金于2019 年注册，它的旧废铝含量为什么这么高的原因：工程师对其生产工艺进行了精心设计；在德国多马根（Dormagen）回收厂进行精心分类精选；在卢森堡克莱沃（Clervaux，luxembourg）铝业公司采用高技术炉熔炼。CIRCAL 合金用于生产挤压铝材，2019年用其生产了10 kt 建筑铝材，还接到来自世界40多个建筑公司的订单合同。除用CIRCAL合金生产低碳绿色建筑铝材外，海德鲁铝业公司还用可再生能源生产的商标名称为REDUXA的低碳原铝合金挤压建筑铝材，它的碳足迹只有4.0 kg CO2e/kg Al，而2019年全世界的平均原铝碳足迹却高达16.7 kg CO2e/kg Al。

上述两种合金挤压铝材正在用于建设一些标志性有永久保存价值的“黑科技”建筑物，“黑科技”是指某方面新兴的、领先的科学技术。目前正在挪威建的奥克姆大楼正面就是用这两个合金挤压材建造的（如图1），欧洲一些著名建筑物正在用或将用这两种合金挤压材打造，如BREEAM，LEED、DGNB、ETC 等等），完成2030年、2050年欧洲有关低碳绿色法规、条款规定和法规要求。

图1 用CIRCAL和REDUXA低碳合金挤压材打造的ɸkem portal建筑群

3.3 普罗帕齐公司CO2NTINUUS 绿色圆锭

意大利普罗帕齐公司CO2NTINUUS低碳绿色圆锭是当前用原铝直接连续铸造圆锭能耗最低的、CO2排放最少的铝锭。生产铝锭能耗大，CO2排放多，还会产生不少废渣和锯屑，而采用普罗帕齐公司新近开发的连续铸造生产线生产圆锭，不但可节约40%能耗与减少相应的温室气体排放，而且既不产生废渣，也不产生锯屑。因为该圆锭是用强有力的切断机将长锭切成定尺锭坯，既快又无噪声，更不浪费铝。

3.4 力拓公司将向沃尔沃提供低碳金属

力拓公司主要是一家矿业公司，沃尔沃是一家汽车公司，2018年已被中国公司收购，2022年9月13 日这两家公司签署了战略合作伙伴关系谅解备忘录，力拓公司将向沃尔沃公司提供锂、低碳铝、铜等，以确保力拓公司实现其运营和供应链的碳排放，同时帮助沃尔沃实现其净零排放目标。力拓公司表示，此次合作旨在为沃尔沃公司的产品系列提供低碳原材料，包括电动汽车和自动驾驶汽车所需的材料。

3.5 科罗纳啤酒罐采用ELYSISTM 低碳铝

2022 年6 月29 日力拓公司表示，科罗纳碑酒公司与波尔制罐公司合作推出的加拿大首款具有特殊标志的绿色低碳铝是用力拓公司的低碳铝ELYSISTM板材冲制的，限制发行120 万罐并附有二维码，消费者可通过二维码追溯罐的低碳足迹，了解饮料罐铝材的低碳足迹。目前，北美生产的铝罐中约含70%的再生铝，将再生铝与力拓的ELYSISTM低碳铝相结合，可减少碳排放30%以上。

3.6 Gränges Endure低碳铝面世

格朗吉斯铝业公司（Gränges）于2022 年6 月推出一种商标名称为“Gränges Endure”的低碳铝。其从摇篮到大门（从铝土矿开采到产品交付全过程）的碳足迹最高为4.0 t CO2e/t Al。

3.7 美铝EcoLum铝锭碳足迹≤4 t CO2 e/t Al

美国铝业公司的商标为Ecolum 的铝碇是用水电提取的，其碳足迹≤4 t CO2e/t Al，从2022年5月开始向斯佩拉轧制公司（Speira）供应。斯佩拉公司在挪威和德国都有工厂，生产的板带材服务于汽车、包装、印刷、建筑工程等。Ecolum 也用于生产奥迪e-tron GT电动跑车车轮。

3.8 美铝的EcoDura低碳铝

美国铝业公司2022 年4 月27 日表示，其挪威莫舍恩铝业公司新上的感应熔炼炉已投产，每年可以减少废铝重熔所产生的约4 400 t CO2排放。莫舍恩铝厂的铸造铝厂的生产能力为188 kt/a，所产锭块合金的商标为EcoDura，这种低碳铝合金的废铝含量≥50%。

3.9 宝马集团2024年开始采用绿色车轮

宝马集团每年采购约1 000 万只铝合金车轮，其中95%为压铸的。公司已与供应商签订了包括车轮和铝材在内的100多份合同，要求供应商使用绿色能源。公司2022年4月8日表示，已决定从2024年开始为其BMW 和MINI 汽车使用以100%绿色能源生产的铸造铝车轮，以实现每年减少500 kt CO2排放量。

3.10 力拓低碳铝-Renew Al®圆锭

力拓公司2021年6月向国际市场推出一种注册商标为Renew Al®的低碳铝产品-圆铸锭，其碳足迹＜4 t CO2e/t Al，而2020 年全世界原铝的平均碳足迹为12 t CO2e/t Al，这是全世界首款得到认证的低碳足迹的原铝锭。RenewAl®是制造建筑、包装和电子产品的理想材料。

3.11 苹果新iPad 外壳将100%使用再生铝

苹果公司2021 年9 月14 日表示，所有新iPad产品都将使用100%再生铝制造外壳。标志着该公司的一个重要新里程碑，该公司希望2030 年其所有业务都实现零气候影响。该公司在一份声明中表示，今天苹果对全球企业运营实现了碳中和，并计划到2030 年在整个业务中实现零气候影响，包括制造链和所有产品生命周期。这意味着苹果售出的每一件产品，从零部件制造、组装、运输、客户使用、充电，一直到回收和材料再生，都将实现100%的碳中和。

4 可再生能源电及降碳新技术

铝电解需要大量电，因此降低铝的碳足迹的关键在于降低铝的耗电量与采用可再生能源电，而目前降低铝的电耗几乎没有“大油水”，所以采用可再生能源电是最可取的。当然采用惰性阳极提铝是最终的目标。可再生能源有水电、风电、太阳能电、核电等。挪威海德鲁铝业公司在利用可再生能源电提取铝方面居世界首位。

4.1 海德鲁铝业公司瑞士挤压企业2025 年将全部使用可再生能源

海德鲁铝业公司挤压事业部2022 年9 月27 日表示，在瑞典的3个铝材挤压厂将全部改用可再生能源即水电、太阳能、风能与氢能等，同时大力提高能源使用效率与储能技术。这3 个铝挤压厂是：芬斯庞（Finspang）、西内（Sjunnen）和维特兰达（Vetlanda）厂，将使它们挤压产品的碳足迹降到零。这三厂的计划分两步实施，第一步安装大阳能电池板和电池存储系统，以补充当地现有水电之不足，计划2023 年完工。自2021 年初以来，海德鲁就已表示在全球对可持续发展相关项目总投资9.4亿美元，投向铝挤压部门和上游产品生产。

4.2 海德鲁巴西阿卢诺特氧化铝厂将用太阳能电

海德鲁铝业公司（Norsk Hydro）2022 年7 月8日表示，其在巴西的阿卢诺特（Alunorte）氧化铝厂将采用门都必姆（Mendubim）太阳能公司的太阳能电。门都必姆公司太阳能发电能力541 MW。

4.3 海德鲁新槽电耗12 270 kW·h/t AI

海德鲁铝业公司在卡莫伊（Karmɸy）铝厂实验HAL4e 型电解于2021 年3 月结束了为期两年的工业级实验，平均电耗降至12.27 kW·h/kg Al，比世界平均水平低15%，直接CO2排放量低至1.45 kg/kg Al。2018年，海德鲁开始在Karmɸy实验厂开展为期两年的工业级实验，以测试最新的HAL4e 型和HAL4e UItra 型电解槽。海德鲁期望通过实验将HAL4e 型电解槽的平均电耗降至12.3 kW·h/kg Al以下，并将电解槽的直接CO2排放量降到1.67 kg/kg Al 以下，而HAL4e UItra 型电解槽则有潜力进一步降至11.8 kW·h/kg Al。

4.4 海德鲁公司采用弗多克斯公司碳捕获设施

海德鲁铝业公司投资2 000 万美元，在美国试用弗多克斯公司（Verdox）全电动除碳技术。下一阶段的合作包括在海德鲁的铝冶炼厂对这套装备进行测试和试点。

4.5 世纪铝业探索铝厂碳捕获技术

世纪铝业公司（Century Aluminum）于2022 年2 月与大洋乔洛普公司（Ocean Geoloop）签了一项意向书，以探索在其位于冰岛的格鲁达尔坦吉铝厂（Grundartangi）使用碳捕获技术，并建一条低碳圆锭铸造线。该厂原铝生产能力320 kt/a，上市Natur-AlTM低碳铝锭和铸造产品。大洋乔洛普公司是开发、试验和生产碳捕获、贮存和利用设备的公司。低碳圆铝锭产能150 kt/a。

4.6 沙特马登铝业在建全球max太阳能蒸汽厂

据国外媒体报道，沙特阿拉伯矿业公司和太阳能工业蒸汽领域最大企业格拉斯波因特（Glass Point）2022年6月签署了一份谅解备忘录，将在马登铝业公司氧化铝厂内建一个全世界最大的太阳能供热厂，可提供1 500 MW 的太阳能工业蒸汽，可帮助马登铝业公司减少600 kt/a 的碳排放，意味着马登氧化铝的碳足迹降低50%以上，占马登铝业公司总碳足迹的4%。

4.7 力拓公司在澳大利亚建可再生能源项目

力拓公司2022年6月8日呼吁在澳大利亚昆士兰大规模开发风能和太阳能发电，2030 年前为其铝产业提供电力。力拓公司在昆士兰州有铝业公司：波因（Boyne）铝厂、雅武（Yarwun）氧化铝厂、昆士兰氧化铝厂。它们需要的总电力1 140 MW，这相当于至少4 000 MW 的风能或太阳能发电。

4.8 EGA联手GE减少温室气体排放

2021 年11 月，环球铝业公司（EGA）和美国通用电气公司（GE）签署了一份减少其在阿拉伯联合酋长国工厂温室气体排放的合同。它们将通过开发氢燃料以及碳捕获、利用和储存解决方案，减少天然气涡轮机的排放。EGA 集团在杰贝利铝厂（Jebel Ali）和塔威拉氧化铝厂（Taweelah）有33台通用电气的天然气涡轮机，总发电能力5 200 MW。

4.9 美铝正在研发ASTRAE废铝分拣和净化技术

美铝2021 年12 月1 日表示，正在研发ASTRAEA 铝废料净化工艺。未来十年市场对原铝的需求将继续增长，鉴于铝的高度可回收性，对再生铝的需求将以更快与更大的速度发展。ASTRAEA是一种先进的旧废铝分拣与净化工艺，是一项正在研发的技术。“旧”通常代表低等级的材料，杂质含量最高，只能用于某些方面，如果ASTRAEA 技术早日开发成功，将可以拓展旧废铝的价值和应用范围。

4.10 国际铝协发布2050全球铝工业降碳目标

2021 年11 月国际铝业协会（IAI）在苏格兰格拉斯通第26 届联合国气候变化大会召开前发布了一份报告，指出2050年全球铝工业CO2排放总量应比2018 年的减少77%。报告显示，铝冶炼应减少近90%的碳排放量。以合金废车轮为原料熔炼铸造的碳足迹很低，无包装时为0.112 kg CO2e/kg Al，有包装时为0.136 kg CO2e/kg Al。

4.11 力拓与卡布菲克斯合作捕获和储存碳[2]

2021 年10 月26 日力拓公司表示，已与碳捕获和储存公司卡布菲克斯（Carbfix）合作，在整个北欧捕获碳，并从2025 年将其永久储存在冰岛伊萨尔铝厂（ISAL）地下。根据协议，Carbfix将利用力拓铝冶炼厂周围的土地在陆上注入CO2，并称之为世界上首家碳物储存中心（终点站Coda Terminal）。它们将合作推进已经在ISAL的生产单元中进行的测试的碳捕获解决方案，目的是使用Carbfix的技术进一步使工厂脱碳。Carbfix技术通过加速自然过程将注入地质构造的CO2迅速转化固体碳酸盐矿物。该过程使用的唯一原料是水、电和适宜的基岩，如玄武岩。

根据他们的计划，2022 年钻探第一口注入进井，从2025年起，将液化CO2从北欧各地的工业基地运来。据Carbfix 称，CodaTerminal 在2025 年至2027年每年可处理300 kt CO2，2027年至2030年每年可处理1 000 kt CO2，2030 年至2034 年每年可处理3 000 kt CO2。

4.12 诺贝丽斯在瑞士启动净零铝制造研发实验室

诺贝丽斯铝业公司2022 年2 月14 日表示，将与HES-SO Valais-Wallis、洛桑联邦理工学院、能源分销商OTKEN 合作，在瑞士谢尔铝厂建立瓦莱州净零实验室（Net Zero Lab Valais），以推进铝制造的碳中和解决方案，以中和诺贝丽斯制造业务和邻近社区的碳足迹，目标是到2030 年实现谢尔铝厂范围1和范围2排放的碳中和。

4.13 俄铝奥菲尼什氧化铝厂降低碳足迹

俄罗斯联合铝业公司在爱尔兰的奥菲尼什（Aughinish）氧化铝厂2021 年7 月获得欧盟资助以降低碳足迹，将用一台25 MW 的高压电锅炉取代现有的燃气锅炉。该氧化铝厂是俄铝的全资子公司，2020年的产量为1 883 kt。

4.14 力拓与小松合作开发零排放采矿运输

力拓公司于2021年8月2日发表的一份声明中说，正在与日本设备制造者小松（Komatsu）合作加快零排放采矿运输解决方案的开发与实施，包括运输卡车。力拓的目标是相对于其2018 年基线，2030 年将绝对排放量减少15%，排放强度降低30%。措施是运输卡车采用自动驾驶和电动，以降低成本、提高生产力和安全性与减少碳排放。

5 结束语

在全世界铝工业中，当前谈论最多的话题是降碳、减碳与零碳排放，也是铝工业投资最大的部门，在到2030 年为止的这段时期内，世界原铝生产能力的平均年增长率不会大于0.8%，但再生铝生产能力与铝产品中废铝含量的平均年增长率却可能达到5%，或更大一些。对近些年来，全世界对低碳铝产品与再生铝项目的建设作了较为尽可能全面的回顾与介绍，供参考。

中国是世界铝业大国，但在降碳与废铝回收再生技术进展方面与先进的铝业公司例如海德鲁铝业公司相比还有较大差距。这些年来，全世界推出的有注册商标的低碳铝产品有16 种（可能还有未统计到的），中国只有2种，仅占总数的12.5%，当然与中国铝工业的规模不相称。

据笔者的调查，中国在废铝回收方面是世界上做得最好的，几乎没有填埋的，但在旧废铝再生利用与闭环回收再生方面还有不少工作要做，但中国铝工业正在踔厉奋发，勇毅前行。2025 年定会成为方方面面的世界铝业超级强国。