铝应用是材料节能减排重要领域

    "铝生命周期内实现可持续发展,铝工业涉及铝土矿、氧化铝、炭素电极、电力供应、电解铝、铝材加工、废杂铝再生循环等一系列部门,是资源和能源密集型工业,也是我国材料行业节能减排、走低碳之路的重要领域之一."北京工业大学教授聂祚仁在日前举办的促进铝应用高层论坛上说,铝是国民经济建设和发展的关键基础材料,广泛应用于建筑、交通运输、包装、电力、航空航天、机器制造以及信息产业等各个领域.

    铝生命周期内实现可持续发展

    进入21世纪以来,国际铝业协会(IAI)联合发达国家的跨国铝业公司先后制定了"世界氧化铝技术发展指南"和"铝工业技术发展指南",确定了产品与市场、能源与资源、可持续发展三大目标,并支持采用国际标准的环境管理与评价量化分析工具——生命周期评价(LCA)方法评估铝生产给气候变化带来的影响以及铝工业的可持续发展.

    "铝工业应对气候变化的主要目标之一是减少铝产品生命周期所有阶段的温室气体排放."聂祚仁分析认为,铝因其质量较轻的优点,被广泛应用在交通领域,它不仅能够减少能源消耗和二氧化碳排放,而且其轻质的特性还是发展航空航天工业的关键.铝的另一个重要的可持续性特点是其再生循环能力,这也是铝产品生命周期温室气体减排评价研究的重要组成部分.

    早在1992年,欧洲铝业协会(EAA)就开展了涉及主要欧洲国家铝生产和制造企业的生命周期指标数据的收集工作,并于1996年出版了第一部生态概况报告.铝全生命周期各阶段温室气体排放清单的研究结果表明,铝电解过程的电力消耗、铝电解过程的直接排放和氧化铝生产是铝工业链温室气体排放的主要阶段,三个阶段占其全生命周期排放的83%.

    可持续性属性是铝的再循环能力."再生铝生产所需要的能源仅为从矿石提炼原铝所需能源的5%左右,同时铝废料较高的内在价值使其回收具有经济上的吸引力."聂祚仁对铝应用充满了信心.据估计,目前全世界生产的原铝中约有75%仍然在被循环使用,目前的技术水平能够保证铝及其合金在重熔和再利用时的品质.因此,回收利用是大多数铝产品可持续性的基础,它不仅节约了原材料和能源,并且减少了对土地填埋场所的依赖.

    铝应用可减少二氧化碳排放

    国际能源机构(IEA)的研究表明,近20%的人为温室气体排放是由交通运输部门产生的.交通运输业在人类社会和经济发展中扮演了重要的角色,因此必须以一种更安全、节能和环境友好的方式为人类提供服务.然而,仅在2000年,交通工具的使用过程就排放了约76亿吨二氧化碳当量的温室气体,而且这个数字还在不断提高.

    "目前技术条件下,汽车零部件设计采用铝质材料,在节能和温室气体减排方面具有明显优势."聂祚仁对外表示.

    根据国际汽车工程师学会的研究报道,包括材料循环利用在内的钢、铝、镁3种材质前端零部件的汽车全生命周期内初级能源消耗和环境影响差异巨大.

    若以行驶距离作为比较基准,当应用镁合金材料作为部件的汽车在运输距离达到12.8万千米时,镁材质部件和钢材质部件的汽车在其全生命周期内的能源消耗是相等的.也就是说,由于镁在原材料生产阶段的能耗远大于钢铁,在超过这个临界运输距离后,应用镁材质部件的汽车才会显示出节能的效果.

    而铝和钢相比较,对应的临界运输距离达到3.5万千米时,总能耗是相等.

    从当前的技术水平和交通工具行驶20万千米的生命周期这两个方面考虑,铝比镁具有更好的环境表现.同样,钢、铝、镁3种材质前端部件的汽车全生命周期内的温室气体排放也存在巨大差异.与钢相比,镁质部件生产过程将排放更多的温室气体.因此,与能耗评估中的临界运输距离(12.8万千米)相比,镁和钢在温室气体排放中的临界距离(14.4万千米)更大.而铝质前端部件在其生命周期早期(运输距离为3.5万千米以后),温室气体的减排效果已经优于钢和镁.

    减少运输车辆的重量是降低能源消耗、温室气体减排和提高燃油效率的重要方法.海德堡环境研究中心能源与环境研究所(IFEU)研究了不同类型车辆实施轻量化措施后,在使用阶段的能源消耗及温室气体排放情况.研究表明,在车辆的生命周期内,一辆轿车减少100千克的质量可以节省300至800升的燃油,而对于出租车和城市巴士,节油量可以超过2500升;同时每千米约减少9克二氧化碳当量的温室气体排放量,这证明轻量化对于汽车行业温室气体减排具有重要的积极意义.