O papel dos ânodos inertes na descarbonização do alumínio

Jun 07, 2023

Os ânodos inertes podem desempenhar um papel fundamental na eliminação das emissões da produção de alumínio primário.

Lingotes de alumínio Elysis, produzidos por um processo inovador que utiliza ânodos inertes

Maçã

Depois do aço, o alumínio é o segundo metal mais utilizado no mundo. O alumínio é incrivelmente leve, pode ser facilmente moldado, é altamente condutor de eletricidade e resistente à corrosão. Embora seja sinônimo de produtos básicos do dia a dia, como latas de refrigerante e embalagens metálicas, não é apenas para bens de consumo: também é fundamental para a transição para uma economia de energia limpa como um componente-chave da infraestrutura da rede, instalações solares, componentes de turbinas eólicas e energia elétrica. veículos. Ao mesmo tempo, a produção de alumínio contribui significativamente para as alterações climáticas. A indústria do alumínio é responsável por 2% das emissões globais de gases com efeito de estufa (GEE) e a procura deste material está a crescer significativamente. Sem intervenção, um material necessário para a acção climática será também uma barreira significativa ao progresso climático.

Para resolver este enigma climático, será fundamental que o sector faça duas mudanças complementares: a electricidade utilizada para produzir alumínio deve ser descarbonizada e as fundições de alumínio devem implementar tecnologia avançada para reduzir ou eliminar as emissões do processo. Embora a energia limpa possa eliminar as emissões da primeira, as emissões do processo são mais difíceis de reduzir. Os ânodos inertes são uma tecnologia promissora que está bem posicionada para enfrentar este desafio. Sem investimentos na investigação, desenvolvimento e implantação desta tecnologia de vanguarda, estamos a deixar de lado soluções de redução de carbono num sector que delas necessita urgentemente.

Para compreender o papel que os ânodos inertes podem desempenhar na descarbonização do alumínio, é importante compreender como são geradas as emissões provenientes da produção de alumínio. Quase todas as emissões do sector (96 por cento) provêm primeiro da transformação do minério de alumínio (conhecido como bauxite) em alumina (principalmente da queima de combustível no local) e depois da redução dessa alumina em alumínio através de electrólise, um processo que depende fortemente de electricidade. O processo de eletrólise, por si só, é responsável por quase 80% das emissões de GEE do setor.

O processo de eletrólise tem sido usado desde o final de 1800: ânodos de carbono são inseridos em uma mistura de alumina e um sal fundido chamado criolita, e uma corrente elétrica passa através dos ânodos de carbono na mistura. Através deste processo, o oxigênio é removido da alumina e recombinado com um ânodo de carbono para criar dióxido de carbono (CO2). Isso deixa o alumínio puro como produto final.

As emissões do processo provenientes da eletrólise são difíceis de eliminar porque esta expulsão de CO2 na etapa final é essencial para a extração do alumínio puro.

Além das emissões de CO2 provenientes da reação química, o ânodo de carbono também pode causar a liberação de perfluoroquímicos (PFCs). Os PFCs são produzidos quando o flúor de um sal usado na eletrólise se combina com o carbono nos ânodos. Os PFCs produzidos durante a eletrólise são gases de efeito estufa extremamente potentes, com um potencial de aquecimento global de 6.500 e 9.200 vezes a intensidade do CO2, respectivamente. Em 2021, a fábrica de Sebree da Century Aluminum em Kentucky emitiu 24 toneladas de PFCs, o equivalente às emissões de 40.000 carros. A enorme potência destes gases aumenta a necessidade de mitigar as emissões do processo provenientes dos ânodos de carbono.

Os ânodos inertes têm o potencial de reduzir ou eliminar as emissões do processo de produção de alumínio. Os ânodos inertes podem ser feitos de uma variedade de materiais e desempenham a mesma função que o ânodo de carbono. A substituição de ânodos de carbono por ânodos inertes eliminaria as emissões diretas de CO2 da fundição de alumínio e, em vez disso, resultaria na emissão de oxigênio puro. Além disso, os ânodos inertes eliminariam o processo que cria PFCs durante a produção de alumínio.

Os ânodos inertes podem reduzir a poluição do ar local. Além dos benefícios climáticos que oferecem, os ânodos inertes também apresentam uma oportunidade para diminuir a poluição por dióxido de enxofre (SO2). Os ânodos de carbono são produzidos pela cozedura de coque e piche de carvão, ambos contendo enxofre. O SO2 é produzido durante a fundição quando o oxigênio do ar reage com o enxofre nos ânodos de carbono. Esta reação não ocorre quando se utilizam ânodos inertes, eliminando as emissões de SO2 do processo de fundição.