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鋁應用是材料節能減排重要領域

來源:發布日期: 2016-7-15 9:03:42瀏覽:

  鋁生命周期內實現可持續發展,鋁工業涉及鋁土礦、氧化鋁、炭素電極、電力供應、電解鋁、鋁材加工、廢雜鋁再生循環等一系列部門,是 資源和能源密集型工業,也是我國材料行業節能減排、走低碳之路的重要領域之一。”北京工業大學教授聶祚仁在日前舉辦的促進鋁應用高層論壇上說,鋁是國民經濟建設和發展的關鍵基礎材料,廣泛應用于建筑、交通運輸、包裝、電力、航空航天、機器制造以及信息產業等各個領域。

  鋁生命周期內實現可持續發展

  進入21世紀以來,國際鋁業協會(IAI)聯合發達國家的跨國鋁業公司先后制定了“世界氧化鋁技術發展指南”和“鋁工業技術發展指南”,確定了產品與市場、能源與資源、可持續發展三大目標,并支持采用國際標準的環境管理與評價量化分析工具——生命周期評價(LCA)方法評估鋁生產給氣候變化帶來的影響以及鋁工業的可持續發展。

  “鋁工業應對氣候變化的主要目標之一是減少鋁產品生命周期所有階段的溫室氣體排放。”聶祚仁分析認為,鋁因其質量較輕的優點,被廣泛應用在交通領域,它不僅能夠減少能源消耗和二氧化碳排放,而且其輕質的特性還是發展航空航天工業的關鍵。鋁的另一個重要的可持續性特點是其再生循環能力,這也是鋁產品生命周期溫室氣體減排評價研究的重要組成部分。

  早在1992年,歐洲鋁業協會(EAA)就開展了涉及主要歐洲國家鋁生產和制造企業的生命周期指標數據的收集工作,并于1996年出版了第一部生態概況報告。鋁全生命周期各階段溫室氣體排放清單的研究結果表明,鋁電解過程的電力消耗、鋁電解過程的直接排放和氧化鋁生產是鋁工業鏈溫室氣體排放的主要階段,三個階段占其全生命周期排放的83%。

  可持續性屬性是鋁的再循環能力。“再生鋁生產所需要的能源僅為從礦石提煉原鋁所需能源的5%左右,同時鋁廢料較高的內在價值使其回收具有經濟上的吸引力。”聶祚仁對鋁應用充滿了信心。據估計,目前全世界生產的原鋁中約有75%仍然在被循環使用,目前的技術水平能夠保證鋁及其合金在重熔和再利用時的品質。因此,回收利用是大多數鋁產品可持續性的基礎,它不僅節約了原材料和能源,并且減少了對土地填埋場所的依賴。

  鋁應用可減少二氧化碳排放

  國際能源機構(IEA)的研究表明,近20%的人為溫室氣體排放是由交通運輸部門產生的。交通運輸業在人類社會和經濟發展中扮演了重要的角色,因此必須 以一種更安全、節能和環境友好的方式為人類提供服務。然而,僅在2000年,交通工具的使用過程就排放了約76億噸二氧化碳當量的溫室氣體,而且這個數字還在不斷提高。

  “目前技術條件下,汽車零部件設計采用鋁質材料,在節能和溫室氣體減排方面具有明顯優勢。”聶祚仁對外表示。

  根據國際汽車工程師學會的研究報道,包括材料循環利用在內的鋼、鋁、鎂3種材質前端零部件的汽車全生命周期內初級能源消耗和環境影響差異巨大。

  若以行駛距離作為比較基準,當應用鎂合金材料作為部件的汽車在運輸距離達到12.8萬千米時,鎂材質部件和鋼材質部件的汽車在其全生命周期內的能源消耗是相等的。也就是說,由于鎂在原材料生產階段的能耗遠大于鋼鐵,在超過這個臨界運輸距離后,應用鎂材質部件的汽車才會顯示出節能的效果。

  而鋁和鋼相比較,對應的臨界運輸距離達到3.5萬千米時,總能耗是相等。

  從當前的技術水平和交通工具行駛20萬千米的生命周期這兩個方面考慮,鋁比鎂具有更好的環境表現。同樣,鋼、鋁、鎂3種材質前端部件的汽車全生命周期內的溫室氣體排放也存在巨大差異。與鋼相比,鎂質部件生產過程將排放更多的溫室氣體。因此,與能耗評估中的臨界運輸距離(12.8萬千米)相比,鎂和鋼在溫室氣體排放中的臨界距離(14.4萬千米)更大。而鋁質前端部件在其生命周期早期(運輸距離為3.5萬千米以后),溫室氣體的減排效果已經優于鋼和鎂。

  減少運輸車輛的重量是降低能源消耗、溫室氣體減排和提高燃油效率的重要方法。海德堡環境研究中心能源與環境研究所(IFEU)研究了不同類型車輛實施輕量化措施后,在使用階段的能源消耗及溫室氣體排放情況。研究表明,在車輛的生命周期內,一輛轎車減少100千克的質量可以節省300至800升的燃油,而對于出租車和城市巴士,節油量可以超過2500升;同時每千米約減少9克二氧化碳當量的溫室氣體排放量,這證明輕量化對于汽車行業溫室氣體減排具有重要的積極意義。


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