Estados Unidos busca descarbonizar la industria del aluminio, impulsado por la política y la demanda

En los próximos años se producirá un aumento en la capacidad de reciclaje de la industria del aluminio de EE. UU., mientras que por ahora continúa satisfaciendo la mayoría de sus necesidades primarias de aluminio desde Canadá.

Ligero, resistente, duradero e infinitamente reciclable, el aluminio es un insumo importante para varias tecnologías críticas para la transición energética y, al mismo tiempo, es una de las industrias responsables de una parte importante de la huella de carbono global pero para la que existen pocas alternativas. .

La producción de aluminio se encuentra entre las ocho industrias más difíciles de reducir del mundo, según el informe del Foro Económico Mundial publicado en noviembre de 2023.

Algunos de los principales factores que afectan a la industria estadounidense del aluminio con bajas emisiones de carbono son:

• El aluminio es fundamental para la transición energética
• La mayoría de los esfuerzos de descarbonización en la industria del aluminio de EE. UU. se centran en el reciclaje de chatarra, ya que el país ha limitado la generación de energía renovable para reducir las emisiones de Alcance 2 de la industria.
• Estados Unidos importa la mayor parte de su aluminio primario de Canadá, que se beneficia de la energía hidroeléctrica para producir aluminio con 4 toneladas de CO2 o menos por tonelada de aluminio.
• Se están desarrollando nuevas tecnologías de ánodos para eliminar las emisiones directas derivadas del uso de ánodos de carbono durante la fundición.
• La financiación del Departamento de Comercio para una nueva fundición ecológica en EE. UU. es un posible punto de inflexión para las partes interesadas de la industria

La industria del aluminio de EE. UU. ha estado tratando de reducir su huella de carbono, y los consumidores de los segmentos de automoción, embalaje, energía y productos de consumo preguntan sobre materiales producidos de forma sostenible mientras intentan reducir sus propias huellas de carbono.

El mercado del aluminio con bajas emisiones de carbono ha estado intentando estandarizarse; una definición de “bajo en carbono” ha sido crucial. Una consideración que juega un papel crucial en esta definición es el contenido reciclado.

América del Norte y Europa utilizan diferentes métodos para rastrear las emisiones de carbono del aluminio reciclado. Los dos enfoques terminan con dos cálculos diferentes de emisiones de carbono para el contenido de aluminio reciclado, lo que dificulta la estandarización.

Otra consideración es si se tienen en cuenta las emisiones de Alcance 3. Las emisiones de alcance 3 son el resultado de actividades de activos que la empresa no posee ni controla. Incluyen consideraciones como la huella de carbono de los empleados que conducen al trabajo, lo que hace que sea mucho más difícil de cuantificar y rastrear.

Con un enfoque cada vez mayor en la descarbonización y la necesidad de estandarización y de brindar claridad sobre los precios en este mercado, Fastmarkets lanzó sus primeros diferenciales de aluminio con bajas emisiones de carbono para Europa en 2021.

Estos fueron el diferencial de aluminio con bajas emisiones de carbono P1020A, Europa y el diferencial de producto con valor agregado con bajas emisiones de carbono, que luego se dividió en palanquilla diferencial de aluminio con bajas emisiones de carbono, Europa y producto de valor agregado diferencial con bajas emisiones de carbono ex-palanquilla, Europa. .

Fastmarkets también lanzó dos diferenciales de aluminio con bajas emisiones de carbono para el mercado estadounidense en 2023.

Tanto el diferencial de aluminio con bajas emisiones de carbono P1020A, Medio Oeste de EE. UU. como el producto de valor agregado con diferencial de aluminio con bajas emisiones de carbono, Medio Oeste de EE. UU. no tienen en cuenta el contenido reciclado y limitan su definición de "bajo en carbono" a 4 toneladas de dióxido de carbono emitidas. por tonelada de aluminio producida (4tCO2e/tAl).

Alcance 1 – nuevos ánodos

Tradicionalmente, la fundición de aluminio produce dióxido de carbono mediante un proceso químico para obtener aluminio a partir del producto intermedio, el óxido de aluminio, que también se conoce como alúmina.

Los ánodos de carbono se utilizan como electrolitos insertados en criolita fundida que contiene alúmina disuelta, que libera aluminio mientras el oxígeno se une al carbono para producir dióxido de carbono.

El mayor avance tecnológico en la descarbonización de la producción de aluminio provino del productor de aluminio Alcoa, que ha estado desarrollando una nueva tecnología de ánodo inerte, ELYSIS, en una empresa conjunta con la minera Rio Tinto .

La compañía planea completar la demostración de la tecnología a 450 kA entre 2024 y 2025. Tras este hito, ELYSIS pasará a la fase de hacer que su tecnología esté disponible comercialmente para su implementación.

ELYSIS ayuda a eliminar todas las emisiones directas de GEI del proceso de fundición de aluminio y es la primera tecnología que emite oxígeno como subproducto y puede adaptarse a las fundiciones existentes, eliminando potencialmente 6,5 millones de toneladas de emisiones de GEI por año solo en Canadá, según el sitio web de ELYSIS.

Alcance 2 – energía

La mayoría de las emisiones de dióxido de carbono de la industria del aluminio provienen del uso de electricidad durante el proceso de fundición. Según datos del Instituto Internacional del Aluminio , 9,3tCO2e/t de un total de 15,1tCO2e/t de emisiones globales provienen del uso de electricidad, lo que representa el 61,59% de las emisiones de GEI de la industria.

Con un acceso limitado a la energía renovable y una gran dependencia de los combustibles fósiles como fuente de energía, las emisiones de Alcance 2 de la industria estadounidense del aluminio siguen siendo altas. Esto convierte a la industria del aluminio del país entre los productores con mayores emisiones del mundo, según un informe de 2022 de Global Efficiency Intelligence, con sede en Estados Unidos.

La industria del aluminio estadounidense produjo 2.462.053 toneladas de dióxido de carbono en 2022, según el sitio web de la Agencia de Protección Ambiental de Estados Unidos (EPA ).

La industria primaria del aluminio en EE. UU. es la cuarta industria con mayores emisiones de aluminio en el mundo, detrás de India, China y Australia, según un informe de 2022 de la organización sin fines de lucro BlueGreen Alliance , con sede en Washington, DC.

La industria del aluminio, que consume mucha energía, también ha estado paralizando o reduciendo sus fundiciones debido al aumento de los costos de la energía; la reducción de la fundición Magnitude 7, con sede en Missouri, dejó sólo cuatro fundiciones primarias de aluminio en el país.

De las cuatro fundiciones actualmente operativas, sólo una, la fundición Massena de Alcoa en el norte del estado de Nueva York, funciona con energía hidroeléctrica renovable.

Pero el gobierno de Estados Unidos, buscando fortalecer sus cadenas de suministro de minerales críticos, ha dado un paso importante hacia una nueva fundición de aluminio con bajas emisiones de carbono en Estados Unidos. En una medida elogiada como un cambio de juego por las principales partes interesadas de la industria del aluminio en el país, el Departamento de Energía anunció en marzo de 2024 que un proyecto de fundición de aluminio verde de Century Aluminium fue seleccionado para iniciar negociaciones por $500 millones en financiamiento.

Cuando esté en pleno funcionamiento, la fundición de Century Aluminium debería duplicar la capacidad actual de aluminio primario de Estados Unidos.

Las emisiones de alcance 2 son significativamente menores para la industria canadiense del aluminio. Según el gobierno de Canadá, al utilizar electricidad hidroeléctrica y tecnologías innovadoras, los productores canadienses de aluminio tienen la huella de carbono más baja del mundo en comparación con otros productores más grandes .

Estados Unidos fue el mayor receptor de las exportaciones de productos de aluminio de Canadá en 2022, comprando casi el 92% del valor total de las exportaciones de aluminio del país, según el gobierno canadiense.

Estados Unidos importó 1.667.274.902 kilogramos, o el 74,25% de sus importaciones totales de aluminio en bruto y sin alear, de Canadá en 2023, según datos de la Comisión de Comercio Internacional de Estados Unidos.

Alcance 3 – chatarra

Dado que la industria estadounidense del aluminio primario carece de fuentes de electricidad de energía renovable, ha recurrido a fuentes de chatarra para descarbonizar su producción de aluminio.

"La industria del aluminio estadounidense se está volviendo más ecológica no gracias a la producción de primera calidad, sino a la ampliación del reciclaje de chatarra", afirmó Kirstine Veitch, consultora principal de Fastmarkets. "Ese es el camino de Estados Unidos para hacer más ecológica la producción de aluminio en el país".

Además de elegir una fundición primaria ecológica, el Departamento de Energía de EE. UU. (DOE) también eligió tres proyectos de aluminio que se centran en descarbonizar y hacer más eficiente el reciclaje de chatarra de aluminio para iniciar negociaciones de financiación.

Pero una definición de lo que se considera "chatarra" es esencial en la descarbonización; La falta de estandarización en esta área obstaculiza los esfuerzos de descarbonización de la industria, según Veitch.

Esta necesidad de diferenciar entre chatarra de fabricación en planta, chatarra preconsumo y chatarra al final de su vida útil fue una preocupación expresada por muchos participantes de la industria a Fastmarkets. También enfatizaron la necesidad de utilizar más chatarra al final de su vida útil para descarbonizar verdaderamente la industria.

América del Norte utiliza el método de corte para toda la chatarra de aluminio, incluida la chatarra preconsumo y posconsumo, donde se supone que la chatarra no tiene una carga de carbono. Por el contrario, Europa utiliza el enfoque de coproducto, que sigue el material durante todo su ciclo de vida. La carga de la huella de carbono se comparte entre cada producción en su camino desde la materia prima hasta la chatarra.

"Si un productor utiliza procesos de fabricación ineficientes y su fundición es ineficiente y vuelve a fundir chatarra preconsumo, por ejemplo al comprar nueva chatarra de extrusión a su cliente, eso es un circuito cerrado, por lo que regresa al sistema", dijo Veitch.

"Pero si una nueva parte compra esta chatarra, sigue siendo chatarra de proceso y tiene la misma huella de dióxido de carbono que el producto fabricado originalmente", añadió.

Pero si esto se ha utilizado en un producto, "si, por ejemplo, se convirtió en una lata de bebida, que tiene un tiempo de recuperación relativamente rápido para convertirse en chatarra, ha llegado al final de su vida útil, por lo que puede tener cero emisiones de carbono", dijo. .

La chatarra de aluminio al final de su vida útil ofrece una de las mayores oportunidades para avanzar en la descarbonización de la industria y es necesaria una clasificación y presentación de informes cuidadosos para garantizar tanto la seguridad como la transparencia, coinciden los participantes de la industria.