알루미늄은 "기적의 금속.” 알루미늄은 지각에서 가장 풍부한 금속이지만 정제와 관련된 복잡성으로 인해 19세기에 은이나 금보다 더 귀한 알루미늄이 되었습니다. 나폴레옹 XNUMX세는 그것을 매우 소중히 여겼기 때문에 가장 귀한 손님들에게 알루미늄 접시에 음식을 대접했습니다. 가벼운 다용도성, 군용 등급의 강도, 내부식성 및 무한 재활용이 가능하기 때문에 오늘날에도 높은 가치를 지닌 소재로 남아 있습니다.
그래서, 좋아하지 않는 것은 무엇입니까? 보크사이트 원석을 순수한 금속으로 바꾸는 에너지 집약적인 일련의 공정은 평균적으로 방출합니다. 16차 알루미늄 2미터톤당 XNUMX미터톤의 COXNUMX 생산. 전체 부문은 주변에서 생성됩니다. 매년 1.1억 미터톤의 CO2가 발생하며 이는 전 세계 인간이 배출하는 배출량의 2%에 해당합니다.. 이상 이러한 배출량의 60%는 소비되는 전기 생산에서 발생합니다. 제련 과정에서.
또한 운송, 건설, 포장 및 전기 부문과 같은 산업에서 주도하는 기적의 금속에 대한 수요는 40년까지 약 2030% 증가. 이 성장의 XNUMX분의 XNUMX는 중국과 아시아에서 예상되며, 중국의 제련 공정이 전용 석탄 화력 발전소에 크게 의존하고 있다는 점에서 우려됩니다. 재활용과 탈탄소화 기술의 발전 없이는 부문의 배출량은 2년까지 거의 2050억 톤에 이를 수 있습니다..
First Movers Coalition의 강력한 목표
소수의 새로운 기술이 알루미늄을 정화할 수 있는 잠재력을 가지고 있지만 가장 야심찬 기술만이 까다로운 목표를 달성할 수 있습니다. 세계 경제 포럼의 퍼스트 무버 연합 (FMC), 기업의 구매력을 활용하여 지구상에서 가장 탄소 배출량이 많은 산업을 탈탄소화하기 위한 글로벌 이니셔티브. FMC 회원들은 10년까지 매년 조달하는 2030차 알루미늄의 최소 2%를 제로에 가까운 배출 공정을 통해 생산한다는 목표를 약속했습니다. "85에 가까운"의 정의는 어려운 부분입니다. XNUMX차 알루미늄 XNUMX미터톤당 XNUMX미터톤 미만의 COXNUMX를 배출합니다. 이는 현재 배출량이 XNUMX% 이상 크게 감소했음을 나타냅니다.
이러한 심층적인 탈탄소화를 달성하는 방법을 이해하려면 알루미늄 제조 공정을 빠르게 둘러볼 필요가 있습니다. 보크사이트는 원재료입니다. 보크사이트는 지상에서 채굴되어 약 섭씨 1,000도까지 가열하는 것을 포함하는 다단계 공정을 통해 산화알루미늄 또는 "알루미나"로 정제됩니다. 이 열을 얻기 위해 많은 정유소는 현장에서 화석 연료를 연소하는데, 이 과정에서 많은 양의 CO2가 배출됩니다. 제련으로 알려진 두 번째 공정은 전기 분해를 통해 알루미나를 순수한 알루미늄 금속으로 바꾸는 것인데, 이는 많은 양의 CO2를 방출하는 탄소 양극과 많은 전기를 사용합니다.
수력 또는 태양열과 같은 기존 형태의 재생 가능 에너지는 무배출 알루미늄으로 가는 길의 약 XNUMX분의 XNUMX를 차지할 것입니다.
희소식은 수력 또는 태양열과 같은 기존 형태의 재생 가능 에너지가 무배출 알루미늄으로 가는 길의 약 XNUMX/XNUMX를 얻을 수 있다는 것입니다. 우리는 보크사이트 광석을 알루미나로 정제하는 것과 관련된 새로운 전기 보일러 및 소성로와 전기 집약적 제련 공정에 청정 에너지를 사용할 수 있습니다. 그러나 이것은 단기적으로 비쌀 수 있습니다. 이는 재생 가능 전력에 접근할 수 있는 위치로 공장을 이동하고 새 장비를 설치하기 위해 정제소를 개조하는 것을 의미합니다.
기존 알루미늄 공장에서 구현할 수 있는 일부 새로운 신기술은 무배출 알루미늄을 향한 격차를 줄이는 데 도움이 될 수 있습니다. 제련 공정은 이러한 탄소 양극을 CO2 대신 산소를 방출하는 불활성 양극으로 교체하여 완전히 탈탄소화할 수 있습니다. "기계적 증기 재압축"으로 알려진 프로세스를 통해 정제에 필요한 열 에너지를 방출하지 않고 재활용할 수 있습니다. 그리고 나머지 배출에 대해서는 CCUS(탄소 포집, 사용 및 저장)와 같은 기술을 사용하여 정제 및 제련 공정에서 배출되는 것을 차단합니다. 이러한 획기적인 기술 중 몇 가지를 함께 사용하면 전체 알루미늄 생산 공정에서 3차 알루미늄 2미터톤당 COXNUMX XNUMX톤이라는 임계값 아래로 떨어질 수 있습니다.
FMC의 대부분의 다른 부문과 달리 재활용은 특히 금속이 무한히 재활용 가능한 것으로 간주되기 때문에 알루미늄 부문의 탈탄소화 여정에서 큰 역할을 할 수 있습니다. 재활용은 새로운 알루미늄을 만드는 데 필요한 에너지의 약 5%를 차지합니다., 그래서 그것은 상업적인 의미뿐만 아니라 환경적인 의미를 갖습니다. 알루미늄 재용융은 오늘날 30천만 미터톤의 재활용 알루미늄 매년 새로운 제품으로 되돌아갑니다. 또한 수거, 분류 및 재활용이 XNUMX차 알루미늄 생산을 지원하는 데 필요한 천연 자원 추출을 줄이면서 새로운 일자리를 창출할 수 있는 잠재력을 제공하므로 공정한 전환에 기여할 수 있습니다.
결과적으로 FMC는 50년까지 매년 사용하는 알루미늄의 최소 2030%를 재활용하도록 회원사를 위한 추가 목표를 설정했습니다. 그러나 재활용만으로는 금속에 대한 전 세계적으로 증가하는 갈증을 해소하기에 충분하지 않습니다. 실제로 2050년까지 예상 수요의 절반만 공급할 것이라고 Mission Possible Partnership에서 발표한 1.5도 C 정렬 전환 전략. 따라서 XNUMX차 알루미늄 생산을 가능한 한 배출량 제로에 가깝게 만드는 것이 최우선 과제입니다.
기술 솔루션이 있습니다. 이제 실현하려면
알루미늄 생산을 탈탄소화하는 기술은 아직 규모에 도달하지 못한 모든 신기술과 마찬가지로 프로토타입 형태로 존재할 수 있지만 비용이 많이 듭니다. 이를 상용화하는 것은 어려운 일이며 비용만이 아닙니다. 알루미늄의 가치 사슬은 복잡하고 확장되어 있습니다.
예를 들어 맥주 캔은 일반적으로 50% 이상 재활용 알루미늄으로 만들어지지만 여전히 XNUMX차 알루미늄이 필요합니다. 먼저 보크사이트를 채굴한 다음 이를 알루미나로 정제합니다. 순수한 알루미늄으로 제련되기 위해 종종 다른 곳으로 이동합니다. 그런 다음 금속은 디스크 또는 코일로 가공되어 캔에 구멍을 뚫는 회사에서 구매하고 음료 업체 및 병 제조업체에 판매되어 소매점에 배포된 다음 소비자에게 도달합니다. 이 긴 공급망은 구매자의 규모에 따라 복잡해집니다. 강철과 콘크리트는 자동차 제조업체나 국가 조달 기관과 같은 큰 "앵커 구매자"가 있는 반면, 알루미늄은 많은 플레이어가 소량으로 구매합니다. 그리고 광산 회사에서 음료 소매업체에 이르기까지 관련된 모든 참여자는 탈탄소화의 목표와 비용을 공유하도록 조정되어야 합니다.
볼 코퍼레이션알루미늄 패키징의 주요 제조업체이자 FMC 회원사인 은 가치 사슬 파트너와 협력하기 위한 첫 번째 조치를 취했습니다. 이 회사는 알루미늄 공급업체 및 동료 FMC 회원인 Novelis 및 Rio Tinto와 협력하여 캐나다 최초의 특별히 표시된 저탄소 음료 캔 코로나 맥주. 캔은 부분적으로 재활용 알루미늄과 수력으로 정제되고 Elysis라는 온실 가스 없는 불활성 양극 기술. 이 돌파구는 Apple의 13만 달러(CAD) 투자 및 기술 지원과 캐나다에서 각각 80만 달러(CAD)의 추가 투자와 함께 Alcoa와 Rio Tinto라는 두 경쟁 알루미늄 산업 거대 기업 간의 전례 없는 협력으로 가능했습니다. 그리고 퀘벡 정부. 엘리시스는 아직 시제품 단계지만 2024년 상용화를 목표로 하고 있다.
FMC와 같은 연합을 통해 가치 사슬을 정렬하는 것은 탈탄소화 노력에 매우 중요합니다. 정렬된 가치 사슬이 없으면 생산자에게 보내는 수요 신호가 어떤 변화도 가져오지 못할 수 있습니다. 이러한 종류의 연합은 또한 재활용 정책 강화에서 R&D에 대한 공동 투자에 이르기까지 다양한 주제에 대해 정부와 더 나은 대화로 이어집니다.
획기적인 기술을 함께 사용하면 전체 알루미늄 생산 공정에서 3차 알루미늄 2톤당 COXNUMX XNUMX톤 미만의 임계값을 달성할 수 있습니다.
정부는 1차 알루미늄 정제 및 제련의 탈탄소화를 장려하는 데 중요한 역할을 합니다. 중동은 풍부한 태양열 잠재력을 사용하여 기여할 기회가 있습니다. 중국은 일부 석탄 발전 정제 작업을 중단하고 수력 발전이 풍부한 지역에 새로운 공장을 여는 등 올바른 방향으로 나아가고 있습니다. 그러나 정부는 이 부문에 직접적인 재정적 지원을 제공해야 할 수도 있습니다. 추가 재생 가능 전력, CCUS 및 불활성 양극 주변의 제련 공정 재설계를 포함하여 알루미늄을 탈탄소화하는 데 필요한 새로운 기술은 2050년까지 약 XNUMX조 달러의 비용이 들 것이므로 주정부가 인센티브, 투자 및 시장에 개입해야 할 가능성이 높습니다. 기반 조치. 저탄소 전환에 필수적인 리튬이나 구리와 같은 재료의 생산은 이미 정부 보조금을 받고 있습니다. 운송 및 배터리 기술과 같은 다른 부문의 탈탄소화를 돕는 역할을 고려할 때 알루미늄도 마찬가지입니다.
유럽에서는 유럽 연합이 제안한 탄소 경계 조정 메커니즘(CBAM) 단일 시장으로의 수출을 모색하는 알루미늄 공급업체에 경각심을 불러일으키는 것입니다. 2030년까지 CBAM은 수입 제품 및 재료에 포함된 CO100 미터톤당 2유로의 세금을 부과할 수 있습니다. 16미터톤의 CO2 발자국을 가진 60미터톤의 알루미늄의 경우 금속 비용에 XNUMX%를 추가할 수 있습니다. 이러한 메커니즘은 탈탄소 알루미늄이 상용화되면 지속적으로 경쟁하는 데 도움이 될 수 있지만 획기적인 기술에 대한 정부의 직접적인 투자 모델은 기업 금융에 집중하고 탈탄소화 경로의 위험을 제거하는 데 필요할 수 있습니다.
이 부문은 필요한 공급을 제공하기 위해 초기에 거의 제로에 가까운 배출량 생산을 확장하기 위한 시간과의 경쟁을 하고 있습니다. 기업은 2050년까지 넷 제로를 향한 경로를 따라 부문을 조정하는 데 필요한 심층 탈탄소화 기술의 배치를 지원하기 위해 명확한 리더십 위치를 차지해야 합니다. 추가 비용이 들지만 FMC와 같은 연합은 이러한 비용을 해결하려면 투명성과 협력이 필요합니다. 이를 가능하게 하는 기술이 있습니다. 유리잔이 아니라면 확실히 저탄소 맥주 캔을 키울 가치가 있습니다.
이 기사는 Jonathan Walter와 BCG의 Andrew Alcorta 및 Henry Mumford가 공동 작성했습니다.
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- 출처: https://www.greenbiz.com/article/purifying-miracle-metal-how-decarbonize-aluminum
