آیا محصولات آلومینیومی‌ کم کربن می‌توانند پاسخی به چالش پایداری خودرو باشند؟

همه‌ی ما متقاعد شده‌ایم که آلومینیوم تولید شده با ردپای کربن کم، فولاد و مس بیشتری را از وسایل نقلیه مسافربری حذف می‌کند. آلومینیوم با وزن کم و قابلیت بازیافت کامل، اثرات زیست محیطی مرحله کاربرد وسایل نقلیه و خودرو را کاهش می‌دهد و ردپای پایدار آن به شما کمک می‌کند تا به اهداف کم کربن خود از نقطه نظر چرخه زندگی دست یابید.

تمرکز امروزی بر کاهش انتشار گازهای گلخانه‌ای فاز کاربردی، مانند انتشار گازهای خروجی از اگزوز، با افزایش کارایی وسایل نقلیه یا با استفاده از مفاهیم پیشرانه جایگزین در تلفیق با سهم بالایی از منابع انرژی پایدار، است. اما اولویت‌هایی دیگری نیز به سرعت به وجود می‌آیند.

وقتی به کل چرخه عمر وسایل نقلیه سواری نگاه می‌کنید می‌بینید که این پیشرفت‌ها، منجر به پیوستگی بیشتر مرحله تولید خودرو می‌شوند. این امر بر نیاز به انجام ارزیابی اکولوژیکی از منظر چرخه زندگی در آینده تأکید می‌کند.

‌

آلومینیوم کم کربن با رقابت زیاد

استفاده از آلومینیوم در خودروها، پتانسیل کاهش وزن قابل توجهی را در مقایسه با مواد فولادی معمولی ارائه می‌دهد. با این حال، تولید آلومینیوم معمولاً منجر به ردپای کربن با وزن بالاتر، نسبت به فولاد، می‌شود.

صنعت فولاد این بحث را هنگام مقایسه مواد خود با آلومینیوم دوست دارد. اما این بحث رو به تضعیف است. 

تولیدکنندگان آلومینیوم با آگاهی از نیازهای صنعت خودرو، نیاز به مواد آلومینیوم کم کربن را با فعالیت‌های تحقیق و توسعه فشرده برطرف کرده‌اند. این فعالیت‌ها منجر به معرفی مواد سبک وزنی شده است که از نظر ردپای کربن و تجزیه و تحلیل چرخه عمر، بسیار رقابتی هستند.

Hydro REDUXA 4.0  یک نمونه از این مواد است. این آلومینیوم اولیه مبتنی بر انرژی آبی با حداکثر ردپای کربن چهار کیلوگرم اکی والان CO₂ در هر کیلوگرم آلومینیوم است. میانگین این مقدار در این صنعت بیشتر از چهار برابر این عدد است.

‌ ‌

آلومینیوم کم کربن در مقایسه با گریدهای فولادی معمولی

شرکتHydro  به همراه مؤسسه تحقیقاتی fka در آخن، مطالعه‌ای را انجام داد که تأثیر استفاده از آلومینیوم معمولی و کم کربن را در مقایسه با گریدهای فولادی معمولی، بر پتانسیل گرمایش جهانی وسایل نقلیه از دیدگاه چرخه عمر، نشان می‌دهد.

در این مطالعه، دو خودروی مرجع از بخش‌های مختلف و با پیشرانه‌های متفاوت را در نظر گرفتیم و در اولین قدم، پتانسیل کاهش وزن قابل دستیابی با استفاده از آلومینیوم را بررسی کردیم. علاوه بر صرفه جویی در وزن اولیه به دست آمده در بدنه اتومبیل، ما همچنین اثرات ثانویه، مانند کوچک کردن موتور یا اثرات جرم گیری باتری، را هم در نظر گرفتیم.

در مرحله دوم، ما چرخه عمر انواع مختلف خودرو را ارزیابی نمودیم و آنها را در سناریوهای مختلف با یکدیگر مقایسه کردیم.

نتایج این مطالعه نشان می‌دهد که وزن سبک با استفاده از آلومینیوم، می‌تواند به طور قابل‌توجهی اثرات زیست‌محیطی فاز کاربرد وسایل نقلیه را کاهش دهد و به تولیدکنندگان تجهیزات اورجینال خودرو کمک کند تا به اهداف انتشار کربن پایین خود دست یابند.

با استفاده از آلومینیوم کم کربن مانند Hydro REDUXA 4.0 می‌توانید در مرحله تولید نیز نسبت به فولاد، به کاهش قابل قبولی از ردپای کربن برسید. از این رو، این جذابترین راه حل از دیدگاه پایداری زیست محیطی برای تمام پیکربندی‌های خودرو است.

این بهبود پایداری در مرحله تولید ممکن است مانند یک پارادوکس به نظر برسد، زیرا فولاد دارای ردپای کربن کمتری نسبت به Hydro REDUXA 4.0  است، که در هر کیلوگرم ماده اندازه‌گیری می‌شود. با این حال، به دلیل صرفه جویی در وزن ناشی از آلومینیوم، بدیهی است که کیلوگرم مواد کمتری در وسیله نقلیه مورد نیاز است – و این مسئله تفاوت ردپای کربن را در هنگام در نظر گرفتن تاثیر آن در هر کیلوگرم، بیشتر از حد موردانتظار جبران می‌کند.

‌

تعاریف محصولات آلومینیومی ‌کم کربن آینده را یا بگیرید

آلومینیوم کم کربن در حال حاضر یک اصطلاح شناخته شده در صنعت ما است. از این واژه برای توصیف آلومینیوم اولیه ساخته شده با انرژی تجدیدپذیر و همچنین آلومینیوم ثانویه تولید شده با مقادیر زیادی قراضه اسقاطی استفاده می‌شود. و این تازه شروع کار است. در این دوره از جریان پایداری، محصولات آلومینیومی ‌جدید خیلی بیشتری در راه هستند. در اینجا تعداد کمی ‌از آنها را آورده‌ایم.

آلومینیوم دایره‌ای یکی از اصطلاحاتی است که ممکن است شنیده باشید، اما شاید به طور کامل متوجه مفهوم آن نشده باشید. این واژه اساساً به آلومینیومی گفته می‌شود که بازگردانده شده و بازیافت می‌شود. در واقع این فرآیند کاملاً مستقیم بوده و امروزه در بازار موجود است.

به چند تعریف دیگر از محصولات آلومینیومی نگاهی بیاندازیم ‌که در مقادیر زیاد به صورت تجاری در دسترس نیستند. یعنی هنوز نیستند. اما این محصولات صددرصد به شما کمک می‌کنند تا به اهداف پایداری موردنظر خود دست یابید.

‌ ‌

آلومینیوم کم کربن، با ضایعات مصرفی

یکی از پایدارترین محصولات آلومینیومی ‌موجود در بازار امروز، در رابطه با انتشار کربن، Hydro CIRCAL است. بیایید به این محصول کم کربن نگاهی داشته باشیم.

Hydro CIRCAL  آلومینیوم بازیافتی است که با حداقل 75 درصد ضایعات مصرفی آلومینیوم، ساخته شده است. یکی از دلایلی که انتشار کربن آن بسیار کم است – تقریباً 2.3 کیلوگرم به ازای هر 1 کیلوگرم آلومینیوم تولید شده – این است که مصرف انرژی در فاز تولید در نتیجه بازیافت آلومینیوم، به شدت کاهش می‌یابد.

استفاده از آلومینیوم بازیافتی در فرآیند تولید به این معنی است که مقدار کمتری گرما (و در نتیجه انرژی) تولید می‌شود. این انرژی معمولاً به پایین نگهداشتن سطح CO₂ در جو کمک می‌کند.

دلیل دیگر این است که ضایعات مصرفی بدون ردپای کربن وارد فاز تولید می‌شوند – کربن موجود قبلاً در عمر محصول قبلی استفاده و حمل شده است. این ضایعات می‌توانند فلز حاصل از پروژه‌های ساختمانی تخریب شده، ظروف غذا و نوشیدنی یا حتی قطعات خودرو باشند.

‌‌ ‌

آلومینیوم بدون انتشار کربن در آینده

حالا بیایید به قولی که داده بودم بپردازیم. در اینجا برخی از محصولات آلومینیومی آینده را آورده‌ام:

آلومینیوم نزدیک به صفر. این یک فلز با انتشار کربن کمتر از 0.5 کیلوگرم به ازای هر 1 کیلوگرم آلومینیوم، در سراسر زنجیره ارزش، است.

آلومینیوم خالص صفر. این آلومینیومی ‌است که انتشار کربن آن در سراسر زنجیره ارزش صفر است، اما از جایگزین‌هایی هم به عنوان راه حل‌های نهایی برای حذف انتشار گازهای گلخانه‎ای سخت، مانند عناصر آلیاژی یا انتقال استفاده می‌کند.

آلومینیوم صفر. این مورد دقیقاً همانطوری است که به نظر می‌رسد: آلومینیوم با انتشار کربن صفر در سراسر زنجیره ارزش. تمام. هیچ انتشار کربنی از زنجیره ارزش آلومینیوم یا عناصر آلیاژی، انتقال یا موارد دیگر ندارد.

مسلماً، به احتمال زیاد تا 30 سال دیگر هم مقادیر زیادی از «آلومینیوم صفر» را نخواهید دید، زیرا به کربن زدایی کامل نیاز دارد. ما می‌توانیم تولید حجم محدودی از آن را پیش بینی کنیم، اما هنوز به ظرفیت تولید عمده نرسیده‌ایم.

‌

چگونه وزن سبک می‌تواند صنعت خودرو را سبزتر کند

دولت‌ها در سراسر جهان به زودی مقیاس‌های جدیدتری را برای صنعت خودرو، به منظور کاهش گرمایش جهانی، ارائه خواهند کرد. مقیاس‌هایی که فراتر از کاهش میزان انتشار گازهای گلخانه‌ای ناشی از لوله اگزوز هستند که در فاز کاربرد خودروها تولید می‌شوند. آماده هستید؟

ما شاهد تلاش مقامات برای تنظیم میزان کل انتشار گازهای گلخانه‌ای در کل چرخه طول عمر خودرو خواهیم بود. این مرحله تابش‌های فاز کاربرد را با فاز تولید تلفیق می‌کند.

امروزه اتحادیه اروپا مقرر کرده است که متوسط تابش‌های کربن دی اکسید برای همه خودروهای سواری جدید، 130 گرم در هر کیلومتر مسافت باشد. قرار است این رقم تا سال 2021 حدود 27 درصد کاهش یابد.

بنابراین کاهش انتشار گازهای گلخانه‎ای که ناشی از معیارهای بازدهی رانندگی و وزن سبک است، سهم مطلق آلاینده‌های تولید شده حین ساخت خودرو و در مراحل پایان عمر آن را افزایش می‌دهد.

‌

تجزیه و تحلیل کامل ارزیابی چرخه زندگی (LCA) در تمام مدل‌های خودرو

در طی پنج سال آینده، اتحادیه اروپا احتمالاً از تولیدکنندگان تجهیزات اورجینال می‌خواهد که تجزیه و تحلیل کامل ارزیابی چرخه زندگی همه مدل‌های خودرو را ارائه دهند تا ردپای زیست محیطی آنها مشخص شود. این کار احتمالاً شامل یک سقف پایداری است که بر میزان کل کربن منتشر شده در هر واحد، از ابتدا تا انتهای چرخه، اعمال می‌شود.

همچنین انتظار دارم روز به روز مردم بیشتری خواستار مبنا قرار دادن گزینه‌های خرید با مدارک چرخه زندگی سبزتر باشند. این مطمئناً بر انتخاب مواد مورد استفاده در تولید نیز تأثیر می‌گذارد.

تولیدکنندگان تجهیزات اورجینال گزینه‌هایی متفاوتی برای چگونگی رسیدگی به این مشکل خواهند داشت، اما به نظر می‌رسد که برخلاف طراحی‌های مجدد پرهزینه، منبع یابی پایدار برای صرفه جویی در وزن اولیه، اقتصادی‌ترین راه رو به جلو باشد.

‌

صرفه جویی در هزینه با تولید خودروهای سبک و الکتریکی

بیایید دوباره به اهداف آلایندگی که اتحادیه اروپا تعیین کرده است و معنای آنها برای تولیدکنندگان تجهیزات اورجینال نگاهی بیندازیم.

هدف سال 2021، یعنی رسیدن به 95 گرم دی اکسید کربن به ازای هر کیلومتر، در مقایسه با میانگین فعلی، هدفی جاه طلبانه است. اگر این میانگین تا قبل از سال 2021 به همین شکل باقی بماند، با جریمه تقریبی 95 یورو به ازای هر گرم، افزایش بالقوه قیمت هر خودرو بسیار قابل توجه خواهد بود.

اهداف کاهش CO2 اتحادیه اروپا برای سال‌های 2025 و 2030 حتی از این هم برای تولیدکنندگان تجهیزات اورجینال هشداردهنده‌تر است. به ترتیب، این اهداف 15٪ و 37.5٪ کمتر از رقم سال 2021 هستند. این اهداف در سال 2019 نهایی شدند.

با این حال، این مقررات طی ساز و کاری، تولیدکنندگان تجهیزات اورجینال را تشویق می‌کنند که وسایل نقلیه با آلایندگی صفر و آلایندگی کم تولید کنند، که کاهش میزان انتشار CO2 مختص یک تولیدکننده تجهیزات اورجینال را شامل میشود، و البته اگر یک تولیدکننده تجهیزات اورجینال تا سال 2025، سهم فروش کل آن از 15% و تا سال 2030 از ٪35 بیشتر شود، تخفیفی هم در میزان تابش CO2 برای آن در نظر گرفته خواهد شد.

در نتیجه، می‌توان با اطمینان گفت که مقررات، حداقل در اروپا، باعث افزایش شدید تولید خودروهای الکتریکی خواهند شد و این روال همچنان ادامه خواهد داشت. و در نتیجه، تولید خودروهایی با وزن سبک، در آینده نیز یک اولویت کلیدی باقی خواهد ماند.

‌

‌

به اطلاعات تخصصی بیشتری نیاز دارید؟
با ما تماس بگیرید تا درباره‌ی راهکارهای خلاقانه در صنعت آلومینیوم اطلاعات بیشتری کسب کنید.