گرمایش جهانی، مسئولیت اجتماعی شرکتی، توسعه پایدار و… مفاهیمی هستند که امروز بیش از پیش در حوزه کسب‌وکارهای معدنی و غیرمعدنی به گوش می‌رسد. در این بین از کسب‌وکارهایی که بیشترین کاربرد را در زندگی بشر دارند، بیش از دیگران انتظار می‌رود مسئولانه عمل کنند. تولید آلومینیوم یکی از این کسب‌وکارهاست. این فراوان‌ترین عنصر فلزی پوسته زمین به همان میزان که در زندگی روزمره انسان نقش دارد، ردپای پررنگی نیز بر زیست‌بوم او باقی گذاشته است. نشر دیاکسید کربن در فرآیندهای تولید شمش اولیه و همچنین محصولات آلومینیومی، از جمله مهم‌ترین اثرات زیست‌محیطی آلومینیوم است. به همین دلیل است که بزرگ‌ترین تولیدکنندگان آلومینیوم جهان به فکر راه‌حل‌هایی برای کم‌رنگ کردن ردپای تولید این فلز پرارزش افتاده‌اند؛ ریوتینتو و آلکوآ[1]، دو غول بزرگ صنعتی چندملیتی جهان در کانادا به‌عنوان چهارمین کشور تولیدکننده آلومینیوم دنیا در راستای عمل به مسئولیت اجتماعی سازمانی خود، حذف ردپای کربن را از صنعت آلومینیوم با کلید زدن تکنولوژی ELYSIS آغاز کرده‌اند تا صنعت آلومینیوم را به صنعتی پایدار تبدیل کنند.
وقتی ذوب آلومینیوم سبز می‌شود
نام ELYSIS در واقع به فرآیند موجود در مرکز کوره‌های ذوب آلومینیوم یعنی الکترولیز آلومینا اشاره دارد و پایانی است برای استفاده از آند کربن در فرآیند ذوب آلومینیوم. در این تکنولوژی موادی استفاده می‌شوند که حین فرآیند پایدار هستند و واکنش نمی‌دهند. از این‌رو، نه‌تنها گازهای گلخانه‌ای در فرآیند ذوب آلومینیوم منتشر نمی‌شود، بلکه اکسیژن به‌عنوان محصول جانبی آلومینیوم تولید می‌شود که هیچ نوع آلایندگی در پی ندارد (شکل 1).
از دیگر مزایای این تکنولوژی این است که برخلاف تکنولوژی ذوب مرسوم که آندهای کربنی هر 25 روز تعویض می‌شوند، آندهای ELYSIS تا چندین سال نیازی به تعویض ندارند. در واقع افزایش طول عمر 30 برابر بیشتر برای آن‌ها پیش‌بینی شده است.
هندسه منحصر به فرد آند یا کاتد تکنولوژی ELYSIS نیز منجر به بهره‌وری بالای در یک سطح مشابه با تکنولوژی مرسوم می‌شود.
تکنولوژی نوآورانه ELYSIS به‌طور کلی صنایع جهان را به سمت تولید محصولات کم کربن از تلفن همراه گرفته تا هواپیما، مواد ساختمانی و … هدایت می‌کند. همچنین انتظار می‌رود با تجاری شدن تکنولوژی ELYSIS تنها در کانادا، کاهش انتشار 7 میلیون تن گازهای گلخانه‌ای اتفاق بیفتد که معادل حذف 8/1 میلیون خودرو از جاده‌هاست.
شکل 1- شماتیکی از تکنولوژی ELYSIS برای تولید آلومینیوم بدون کربن (alcoa.com)
چرا ELYSIS مهم است؟
سازمان بین‌دولتی تغییرات اقلیمی (IPCC[2]) پنج منبع را به‌عنوان منابع انتشار گازهای گلخانه‌ای بر مبنای دیاکسید کربن (CO2eq) معرفی می‌کند که عبارتند از: انرژی، فرآیندهای صنعتی و تولید محصولات، کشاورزی، جنگل و کاربری زمین، پسماند و دیگر موارد شامل انتشار غیرمستقیم از منابع غیرکشاورزی. معدن و معدنکاری به‌عنوان بخش فرعی دومین عامل (حوزه صنعتی) یکی از مهم‌ترین حوزه‌ها برای کاهش نشر دیاکسید کربن به‌شمار می‌رود. چرا که در فرآوری و تولید بسیاری از مواد معدنی نظیر زغال سنگ یا تولید آلومینیوم با آندهای کربنی و… دیاکسید کربن زیادی تولید و منتشر می‌شود. در شکل 2 روند انتشار دیاکسید کربن در فرآیندهای مصرف‌کننده انرژی و فرآیند تولید آلومینیوم نشان داده شده است. همان‌طور که پیداست، از سال 2014 تا سال 2017 میزان انتشار گاز دیاکسید کربن تقریبا ثابت باقی مانده است. با این حال نیاز به کاهش 2/1 درصدی دیاکسید کربن در این صنعت تا سال 2030 وجود دارد و بهبود تکنولوژی‌های تولید آلومینیوم در جهت کاهش انتشار گازهای گلخانه‌ای اجباری است.
شکل 2- انتشار مستقیم کربن دیاکسید از تولید آلومینیوم (iea.org)
این در حالی است که مصرف آلومینیوم در جهان روزبه‌روز بیشتر می‌شود و اکنون صنعت آلومینیوم در حال سپری کردن یک رشد 3 تا 4 درصدی در سراسر جهان است. بنابراین در آینده مصرف آلومینیوم حضور پررنگ‌تری نسبت به گذشته از خود نشان خواهد داد. از همین رو تولید مسئولانه آلومینیوم و تلاش برای سبز کردن این صنعت اثرات زیست‌محیطی قابل توجهی در جهان خواهد داشت. در همین راستا تولیدکنندگان اصلی آلومینیوم جهان در حال بهبود فرآیندهای تولید خود است که بتواند مانع از انتشار آلودگی‌ها و گازهای گلخانه‌ای شود. شکل 3 سهم آلومینیوم در بخش‌های مختلف زندگی انسان‌ها در سال 2027 را نشان می‌دهد.
شکل 3- سهم آلومینیوم در کاربردهای مختلف در سراسر جهان برای سال 2027 (CRU 2018)
انقلاب در صنعت آلومینیوم با تکنولوژی ELYSIS
کانادا چهارمین تولیدکننده آلومینیوم در جهان است که سالیانه بیش از 2/3 میلیون تن آلومینیوم تولید می‌کند. درست جایی که آلکوآ و ریوتینتو بیشترین فعالیت خود را دارند. حال کانادایی که در زمینه تولید آلومینیوم در سطح جهانی شناخته شده و استان کبک[3] و منطقه سگنه لاک سن ژان[4] آن که در این زمینه موفق عمل کرده‌اند، در راستای همین موفقیت و جایگاه، تصمیم گرفته‌اند از تکنولوژی ELYSIS حمایت کنند.
تکنولوژی‌ای که جوانه آن در سال 2009 در مرکز فنی آلکوآ، نزدیک پیتسبرگ[5] در ایالات متحده امریکا زده شد. پس از آن، در سال 2018 شرکت ریوتیتو به‌عنوان یکی از بهترین‌های حوزه معدن با همکاری شرکت‌های آلکوآ، اپل[6] و دولت کانادایی و استانداری کبک در زمینه فرآیند ذوب بدون‌کربن آلومینیوم به حمایت از ELYSIS پرداخت. برای این همکاری شرکت اپل سرمایه‌ای بالغ بر 13 میلیون دلار در نظر گرفت و در کنار این سرمایه‌گذاری موافقت کرد که در صورت نیاز دانش فنی خود را نیز در این اختیار این پروژه قرار دهد. دولت کانادا و استان کبک نیز هر یک 60 میلیون دلار روی این پروژه سرمایه‌گذاری کرده‌اند. ریوتینتو و آلکوآ هم طی سه سال آینده 55 میلیون دلار سرمایه‌گذاری نقدی برای این مشارکت هزینه خواهند کرد.
با این سرمایه‌گذاری مشترک، ELYSIS به ایجاد و تجاری‌سازی تکنولوژی آند غیرفعال منجر خواهد شد که بارزترین نوآوری در صنعت آلومینیوم در بیش از یک قرن اخیر خواهد بود و به نوبه خود انقلابی در صنعت آلومینیوم جهان ایجاد می‌کند. این تکنولوژی دارای پتانسیل کاهش تاثیر زیست‌محیطی صنعت آلومینیوم در مقیاس جهانی است.
طبق برنامه‌ریزی‌های انجام‌شده در نیمه دوم سال 2020 یک مرکز تحقیق و توسعه در سگنه کانادا تاسیس خواهد شد که فرآیند ELYSIS را گسترش می‌دهد. پس از آن انتظار می‌رود این تکنولوژی در سال 2024 به مقیاس جهانی و فروش تجاری برسد.
حل چالش‌های اقلیمی با پروژه بلندپروازانه ELYSIS
«آلف باریوس»[7]، مدیر اجرایی بنگاه آلومینیوم ریوتینتو اعلام کرده است، تکنولوژی ELYSIS نقش مهمی در حل چالش‌های تغییرات اقلیمی خواهد داشت. با این تکنولوژی انتشار تمامی گازهای گلخانه‌ای از فرآیند ذوب متوقف و در ازای آن اکسیژن به‌عنوان یک محصول جانبی وارد جو خواهد شد.
«تیم کوک»[8]، مدیر ارشد اجرایی اپل نیز بیان کرده است: «اپل متعهد به پیشبرد تکنولوژی‌های مفید و محافظ زمین برای نسل‌های آینده است و افتخار می‌کنیم که بخشی از این پروژه جدید بلندپروازانه باشیم. ما منتظریم روزی بتوانیم از آلومینیومی که بدون انتشار هیچ نوع گاز گلخانه‌ای تولید شده است، در تولید محصولات خود استفاده کنیم».
این نوآوری دارای دو مزیت عمده است؛ از یک سو منجر به افزایش بهره‌وری و ظرفیت تولید و از سوی دیگر باعث کاهش هزینه‌های عملیاتی، هر یک به میزان 15 درصد می‌شود. برنامه‌ریزی‌های ریوتینتو نیز به‌گونه‌ای است که این تکنولوژی هم قابلیت استفاده در کوره‌های ذوب جدید و هم کوره‌های ذوب فعلی را دارا باشد.
مخترعان این تکنولوژی معتقدند که ELYSIS می‌تواند هزاران شغل در کانادا ایجاد کند و باعث تقویت صنعت آلومینیوم در آمریکای شمالی شود.
حذف ردپای کربن از صنعت آلومینیوم در سراسر جهان
علاوه بر کانادا در اروپا نیز مطالعات گسترده‌ای روی نشر کربن از صنعت آلومینیوم انجام شده است. همان‌طور که در شکل 4 پیداست، قاره سبز با اصلاح فرآیندها موفق به کاهش 55 درصدی کربن نسبت به سال 1990 در تولید آلومینیوم اولیه خود شده است.
شکل 4- روند کاهش کربن تولیدی از تولید آلومینیوم اولیه اروپا (european-aluminium.eu)
به نظر می‌رسد اصل «مسئولیت مشترک، اما متفاوت[9]» پذیرفته شده توسط 195 کشور به‌عنوان اولین گام توافق‌نامه جهانی و الزام‌آور نشست اقلیمی پاریس ([10]COP21)، در حال اجرایی شدن است. براساس این توافق، تعدیل انتشار و کاهش سریع انتشار گازهای گلخانه‌ای در جهت تحقق هدف کنترل دمای زمین، نخستین اصل بود و تمام کشورهای جهان متعهد به کاهش انتشار گازهای گلخانه‌ای خود از سال 2020 هستند. بنابراین انتظار می‌رود که دیاکسید کربن تولید شده توسط فعالیت‌های انسانی و متهم ردیف اول گرمایش جهانی از بین‌گازهای گلخانه‌ای (کلروفلوئوروکربن‌ها، هیدروکلروفلوئوروکربن‌ها، هیدروفلوئوروکربن‌ها، متان، اکسید نیتروژن، ازن، فلوئوروکربن‌ها، سولفور هگزافلورید و بخار آب) در حال سپری کردن سال‌های پایانی عمر خود باشد.
منابع مطالعاتی:
- الزام‌های ایران برای ایجاد مدل متوازن توسعه منطقه‌ای در راستای تحقق اهداف بین‌المللی کاهش انتشار گازهای گلخانه‌ای (GHGs)؛ مجید شفیع‌پور مطلق و آزاده توکلی؛ فصلنامه راهبرد اجتماعی فرهنگی، سال پنجم شماره 21، 1395
- EUROPEAN ALUMINIUM VISION 2050 | A vision for Strategic, low carbon and competitive Aluminium, pp. 9 and 20.
- climate-change-guide.com
- riotinto.com
- miningmagazine.com
- elysis.com
- iea.org
[1] Alcoa
[2] Intergovernmental Panel on Climate Change
[3] Quebec
[4] Saguenay–Lac-Saint-Jean
[5] Pittsburgh
[6] Apple
[7] Alf Barrios
[8] Tim Cook
[9] Common but differentiated responsibilities
[10] Conference of Parties (COP)
