Ce este alumina? Producția, probleme și măsuri de atenuare

Aluminiul este cel mai abundent metal din crusta Pământului — dar nu există în forma sa pură în natură. Minereul de bauxită trebuie mai întâi extras, apoi alumina este extrasă din bauxită, iar ulterior alumina este topită pentru a obține aluminiu.

Alumina este oxid de aluminiu (Al₂O₃). Duritatea, rezistența și rezistența sa la coroziune o fac valoroasă ca acoperire pentru sticlă, ceramică și aluminiu însuși.

Deși aluminiul este adesea lăudat ca un produs foarte reciclabil și ecologic, procesul de creare a aluminiului — de la minerit la fabricație — poate fi distructiv pentru mediu, extrem de poluant și cu o intensitate ridicată de carbon. Există modalități de a atenua aceste impacturi, dar este nevoie de mai mult.

Mineritul și extracția aluminei

Având în vedere abundența aluminiului în crusta Pământului, operațiunile miniere se găsesc în multe locuri din lume. Alumina este extrasă din bauxită, o rocă sedimentară care este extrasă prin minerit de suprafață din mine la suprafață. Cinci dintre cele 10 cele mai mari mine de bauxită din lume sunt în Australia, iar celelalte cinci sunt în Brazilia și Republica Guineea.

Bauxita extrasă în Statele Unite este utilizată în fracturarea hidraulică (fracking) a petrolului și gazelor. La nivel mondial, mineritul de bauxită este amplasat din ce în ce mai mult pe terenuri deținute de populațiile indigene, cu puțină implicare din partea proprietarilor tradiționali înșiși, strămutându-i din zonele lor ancestrale.

Majoritatea minelor de bauxită sunt situate în zone tropicale sau subtropicale, regiuni cu un grad ridicat de biodiversitate. Operațiunea implică defrișarea pădurilor și îndepărtarea stratului superior de sol, ceea ce are impacturi asupra mediului la fel de diverse precum pierderea umidității și a precipitațiilor, compactarea solului și modificări ale compoziției sale chimice, eroziunea și inundațiile, precum și pierderile mai evidente de habitate și reducerea biodiversității regiunii.

Defrișarea pădurilor (de obicei prin ardere) eliberează carbon stocat pentru mult timp în atmosferă. Operațiunile de minerit a bauxitei eliberează anual o cantitate estimată la 1,4 megatone de dioxid de carbon în atmosferă — echivalentul a 5,15 miliarde de kilometri parcurși de o mașină de pasageri medie.

Extracția aluminei

Pentru a extrage alumina din minereul de bauxită, bauxita este zdrobită și gătită în sodă caustică, iar hidratul de alumină precipită. Hidratul de alumină separat este apoi gătit la aproximativ 1093 °C pentru a elimina apa, lăsând cristale de alumină anhidră, materialul din care se produce aluminiul. Ceea ce rămâne este „nămol roșu”, un amestec toxic de apă și substanțe chimice produs cu o rată aproximativă de 120 de milioane de tone pe an. Nămolul este adesea depozitat în iazuri, care au înregistrat scurgeri cu rezultate dezastruoase.

În 2010, un bazin de nămol roșu din Ungaria s-a rupt, ducând la o scurgere de până la 1 milion de metri pătrați de nămol extrem de alcalin care s-a vărsat în căile navigabile și a inundat terenurile agricole. Șase ani mai târziu, concentrațiile de mercur erau încă la niveluri excesive în regiunea înconjurătoare. Alte reziduuri ecotoxice din nămolul roșu includ fluorul, bariul, beriliul, cuprul, nichelul și seleniul.

Cum se produce aluminiul

Aluminiul este produs prin trecerea curentului electric printr-un cuptor de reducție plin cu cristale de alumină dizolvată. Practic, fiecare kilogram de aluminiu este produs din aproximativ un kilogram de alumină.

Este nevoie de multă energie pentru a rupe legătura dintre aluminiu și oxigen, aproximativ 15 kilowatt-ore pe kilogram (aproximativ 1 kg) de aluminiu. Acesta este motivul pentru care au fost construite marile baraje din valea Tennessee și de pe râul Columbia — pentru a genera electricitate pentru a produce aluminiu pentru avioane. Când acea electricitate a devenit prea valoroasă, fiind necesară pentru răcirea și iluminarea clădirilor, industria de topire a aluminiului a urmat hidroenergia ieftină în Canada, Islanda și Norvegia. Totuși, astăzi, China este responsabilă pentru producția a 56% din aluminiul mondial.

Producția de aluminiu creează, de asemenea, mult dioxid de carbon, deoarece oxigenul degajat atunci când este separat de aluminiu se combină cu carbonul din electrozi. În general, procesul de topire a aluminiului cauzează 2% din emisiile de carbon la nivel mondial, în mare parte datorită utilizării pe scară largă a cărbunelui pentru generarea de electricitate — în special în China, unde peste 80% din producția sa de aluminiu se bazează pe cărbune.

O evaluare a ciclului de viață al întregului proces de producție a aluminiului, de la minerit la fabricație, constată că topirea este etapa cu cel mai mare impact asupra mediului în procesul de producție a aluminiului, contribuind la ecotoxicitate, toxicitate umană, schimbări climatice și acidificare.

Măsuri de atenuare

Utilitatea aluminiului ca metal puternic, ușor și rezistent la coroziune înseamnă că cererea pentru acesta nu va dispară prea curând. Găsirea modalităților de reducere a impactului său asupra mediului este urgentă, având în vedere rolul său atât în pierderea biodiversității, cât și în încălzirea globală. O varietate de abordări trebuie luate simultan.

Reciclarea

Reciclarea aluminiului este una dintre puținele forme de reciclare de succes din punct de vedere comercial, iar reciclarea aluminiului necesită de zece ori mai puțină energie decât producția de aluminiu nou. Dar cererea de aluminiu depășește cu mult oferta de aluminiu reciclat, astfel încât reciclarea nu este o panaceu, iar eforturile de reciclare pot contribui doar într-o anumită măsură.

Aluminiul poate fi reciclat la infinit, iar 71% din aluminiul provenit din produse comerciale este reciclat, totuși doar aproximativ o treime din toată producția de aluminiu provine din material reciclat. Chiar dacă 100% din aluminiul existent pe piață ar fi reciclat, majoritatea producției de aluminiu ar necesita în continuare extracția bauxitei, extracția aluminei și topirea aluminiului.

Energie mai curată

Deoarece consumul de electricitate în topirea aluminiului este principalul contribuitor la impacturile sale asupra mediului, trecerea la surse de electricitate mai curate poate juca un rol semnificativ în reducerea costului total de mediu al producției de aluminiu.

Topirea implică cantități mari de căldură, reacții chimice și electroliză pentru a separa oxigenul de aluminiul din alumină. Electroliza este, de asemenea, utilizată pentru a produce hidrogen verde din surse regenerabile de electricitate. Pe măsură ce industria emergentă a hidrogenului verde crește în anvergură, aplicarea aceluiași proces la topirea aluminiului poate reduce efectele sale asupra schimbărilor climatice și alte impacturi.

Desigur, cea mai curată formă de energie este energia care nu este folosită deloc, iar eforturile de creștere a eficienței energetice a proceselor de extracție și topire au redus nivelurile de emisii în ciclul de viață al aluminiului.

Restaurarea habitatului

În țările în care operațiunile de minerit a bauxitei sunt supuse presiunii publice și reglementărilor guvernamentale, cum ar fi Australia, au fost întreprinse eforturi de restaurare a habitatului cu succes moderat. Prin contrast, mineritul în alte părți ale lumii, cum ar fi Brazilia sau Indonezia, lasă în urmă un peisaj radical diferit și degradat.

Multe companii miniere au făcut promisiuni de „fără pierdere netă”, compensând pierderile de biodiversitate cauzate de operațiunile miniere cu proiecte de restaurare în alte locuri, în timp ce politicile guvernamentale care impun compensații pentru biodiversitate au crescut în ultimul deceniu. La fel ca în cazul compensațiilor de carbon, totuși, eforturile primare ar trebui să vizeze evitarea impacturilor în primul rând — și reducerea lor în al doilea rând — altfel, o compensație devine pur și simplu o „licență de a distruge”.