铝因其轻质和稳定，成为汽车制造中不可或缺的材料。然而，铝的生产过程能耗较高。为了减少碳足迹，汽车制造商及其供应商正在与铝生产商合作，投资采用可再生能源、循环经济理念和低碳电解技术等创新工艺。其目的是减少整个价值链对环境的影响，并实现行业气候目标。
更高的能源效率
一种方法是直接降低能耗，从而减少温室气体排放。改进电池设计并避免改造有助于实现这一目标。但事情没有那么简单。这是因为改变熔炼炉的物理条件，例如磁流体动力学的稳定性、氧化铝的溶解、电解质的比例以及热量的产生和分布，可能会导致性能指标下降，运营成本增加。
另一个关键问题是电池尺寸的发展，这有助于提高效率。然而，更大的电池也会带来一些问题，例如金属浴不稳定和不必要的磁效应。这反过来又需要调整操作和控制策略。
点式传送带等现代技术也被引入生产中。这些技术能够确保氧化铝的稳定供应，从而减少污泥和阳极效应的形成。这使电池寿命延长到2500天以上，并进一步优化了能耗。
PFC问题仍有待解决
另一个问题是全氟化碳（PFC）排放，这是在特定电池条件下产生的。这些气体是寿命较长的温室气体，化学结构非常稳定，在大气中极难降解。特别是CF4（四氟甲烷），在大气中的寿命长达5万年，全球变暖潜能值是CO2的6630倍。C2F6（六氟乙烷）和C3F8（八氟丙烷）的温室气体潜能值也很高，分别为11100和8900二氧化碳当量。
PFC排放通常不会发出任何明显的警告信号——例如，当铝冶炼过程因氧化铝不足而中断时。这会导致电压突然升高。在此期间，会产生大量PFC，如CF4和C2F6。
早在上世纪90年代，全球铝生产商就通过改进操作实践，启动了减少阳极效应频率和持续时间的计划。这些自愿措施取得了成功：与1990年的水平相比，十个国家的PFC排放量减少了31%至78%。平均减少量为46%。
然而，最近的发现表明，PFC排放不仅发生在典型的阳极效应期间。低压PFC（LV-PFC）可以在较低电压下正常工作条件下排放，而不会发生阳极效应。这些排放物更难检测，但它们却构成了PFC总排放量的一部分，但由于它们低于通常的6至8伏检测阈值，因此往往不会被冶炼厂监测系统检测到。
中国研究表明，这些低电压全氟化碳在总排放量中占很大比例。在某些情况下，高达93%的测量到的全氟化碳排放量是在电池正常工作期间发生的。
技术进步带来的减排策略
可通过监测单个阳极电流、早期检测潜在的阳极效应以及调整氧化铝进料策略来减少LV-PFC排放。铝工业目前正在研究改进的预测PFC排放的算法，并开发新的控制机制。此外，先进的控制逻辑和更好的氧化铝进料系统分配应确保电池中的氧化铝浓度保持均匀，以避免局部电压差异和相关排放。
用于铝生产的生物基碳
在铝生产中，使用生物基碳来减少碳足迹也是一个热门话题。然而，生物基碳（如生物焦和生物焦炭）的质量和性能往往无法与化石碳相提并论。
Biopech由生物油制成，而生物油则是通过木材热解获得的，其物理化学性质与铝工业中使用的传统煤沥青不同。虽然可以通过调整蒸馏工艺来优化Biopech，使其具有与煤沥青相似的性质，但确保必要的粘度和热稳定性仍然是一个挑战。
生物焦炭的孔隙率高于石油焦炭，密度却低于石油焦炭。这会影响其机械强度和二氧化碳反应性。研究表明，酸洗和高温热解等预处理可以提高生物焦炭的质量。尽管有所改善，但性能值通常仍低于化石焦炭。
因此，需要采用昂贵的处理方法来使材料适用于铝工业。生物材料的可用性是另一个问题，因为行业需求可能超过森林资源的供应能力。一种可能的解决方案是逐步将生物碳引入现有的化石碳材料中，例如通过生物基粘合剂或在阳极和密封化合物中使用少量生物焦炭。
