L’alumini en la construcció

El paper de l’alumini en la construcció

L’alumini és un material important i versàtil en la construcció moderna, gràcies a propietats com la seva resistència, lleugeresa i durabilitat. La seva capacitat per adaptar-se a una àmplia varietat d’aplicacions el converteix en un element àmpliament utilitzat en el disseny i la construcció de façanes i fusteries.

Tanmateix, malgrat els seus avantatges, la producció d’alumini té un impacte ambiental significatiu, principalment a causa del seu alt consum energètic i les emissions associades amb la seva fabricació, especialment quan s’utilitza mineral primari en lloc de material reciclat. En aquest article, analitzarem no només les aplicacions de l’alumini en la construcció, sinó també el seu impacte ambiental.

Així mateix, explorarem les vies actuals i futures per a la descarbonització de la indústria de l’alumini, enfocant-nos en l’ús d’energies renovables, la millora en els processos de reciclatge i les innovacions en el disseny d’aliatges més sostenibles.

L’empremta ambiental de l’alumini

La producció d’alumini té un impacte significatiu en el medi ambient, especialment quan s’utilitza material primari, és a dir, la bauxita extreta de mines. La producció d’alumini a partir de materials reciclats ofereix avantatges ambientals importants, ja que redueix la demanda d’energia entre un 70% i un 90%, i genera menys emissions de CO₂, ajudant a reduir l’empremta de carboni d’aquest material. [1]

Producció d’alumini

Extracció de bauxita: El procés d’extracció de bauxita, la matèria primera principal per a la producció d’alumini, implica mineria a cel obert, fet que comporta desforestació i alteració d’ecosistemes. Aquest procés no només té un impacte visual i ecològic, sinó que també requereix grans quantitats d’energia i aigua. Per produir 1 kg d’alumini, es necessiten aproximadament de 4 a 5 kg de bauxita, la qual cosa contribueix a la demanda creixent d’aquest recurs natural.

Procés de refinatge i producció d’alúmina: Un cop extreta la bauxita, se sotmet al procés per produir alúmina. Aquest procés genera residus perillosos, coneguts com a llims rojos, que són altament tòxics i poden contaminar els sòls i les masses d’aigua si no es gestionen adequadament. La transformació de la bauxita en alúmina també és intensiva pel que fa a l’ús d’aigua i energia.

Producció d’alumini mitjançant electròlisi: L’electròlisi és el procés que converteix l’alúmina en alumini metàl·lic, utilitzant una gran quantitat d’electricitat. Durant aquest procés, s’alliberen quantitats importants de CO₂ a causa de l’ús d’ànodes de carboni, que també contribueixen a les emissions de gasos d’efecte hivernacle. [2]

Impacte ambiental de l’alumini

Empremta de carboni: La producció d’alumini és altament intensiva en carboni. A escala global, la indústria de l’alumini contribueix aproximadament al 2% de les emissions globals de carboni. Aquest impacte, combinat amb l’ús intensiu d’aigua en el refinatge de bauxita i la generació de residus tòxics, subratlla la necessitat urgent de trobar solucions més sostenibles. [3]

Empremta hídrica: A més de les emissions de CO₂, la producció d’alumini té una gran empremta hídrica, ja que s’utilitzen grans quantitats d’aigua en el procés de refinatge de bauxita. Això genera residus líquids, com els esmentats llims rojos, que contenen metalls pesants i altres substàncies perilloses.

Participacions d’alumini primari i reciclat des de 1950, i projeccions fins al 2050. Per al 2050, la proporció de ferralla en la producció d’alumini serà aproximadament equivalent a la de l’alumini primari. IAI Material Flow Model, 2021 [8]

Vies de descarbonització de l’alumini

Existeixen diverses vies per reduir aquest impacte i avançar cap a una indústria de l’alumini més sostenible i amb menor empremta de carboni. A continuació, es detallen algunes de les principals alternatives i solucions tecnològiques que poden contribuir a la descarbonització de la producció d’alumini.

Ús d’energies renovables en la producció

 

Un dels enfocaments més prometedors per reduir les emissions de CO₂ associades amb la producció d’alumini és l’ús d’energies renovables en el procés d’electròlisi i refinació.

Energia hidroelèctrica: Països com Noruega i el Canadà ja utilitzen en gran mesura energia hidroelèctrica per alimentar les seves plantes de producció d’alumini. Això permet reduir significativament les emissions de carboni, ja que l’electricitat generada a partir de fonts hidroelèctriques és de baix impacte ambiental.

Energia solar i eòlica: Projectes pilot a l’Aràbia Saudita i Austràlia estan explorant l’ús d’energia solar i eòlica per alimentar les plantes d’electròlisi. Aquests projectes busquen demostrar que l’electròlisi alimentada per energia solar pot reduir de manera significativa l’empremta de carboni de l’alumini. [4]

L’alumini reciclat com a alternativa sostenible

El reciclatge d’alumini és una de les solucions més efectives per reduir l’empremta de carboni del material, i presenta diversos avantatges en comparació amb la producció d’alumini primari.

Avantatges del reciclatge:

Eficiència energètica: El reciclatge d’alumini requereix només el 5% de l’energia necessària per produir alumini primari. Això significa una reducció dràstica en la demanda d’electricitat i, per tant, en les emissions de gasos d’efecte hivernacle. [5]

Reciclatge il·limitat: L’alumini pot ser reciclat indefinidament sense perdre les seves propietats, la qual cosa el converteix en un material altament adequat per a un model d’economia circular.

Tanmateix, el reciclatge d’alumini requereix una separació adequada de materials, fet que pot ser complicat a causa de la presència d’aliatges i altres materials barrejats. La puresa de l’alumini reciclat és crucial per a la seva reutilització en productes d’alta qualitat. [6]

Innovacions tecnològiques en la producció d’alumini

A més de les solucions relacionades amb l’ús d’energies renovables i el reciclatge, també existeixen diverses innovacions tecnològiques que estan ajudant a reduir les emissions del sector de l’alumini.

Ànodes inerts: Una de les innovacions més destacades són els ànodes inerts. Aquests ànodes eliminen la necessitat d’utilitzar ànodes de carboni en el procés d’electròlisi, la qual cosa al seu torn redueix les emissions de CO₂. Aquest és un pas crucial per fer que el procés de producció d’alumini sigui més net i eficient.

Captura i emmagatzematge de carboni: Actualment, alguns projectes estan explorant l’ús de tecnologies de captura i emmagatzematge de carboni (CAC) per reduir les emissions de CO₂ generades a les plantes de producció d’alumini. Aquesta tecnologia captura les emissions directament de les fonts industrials i les emmagatzema de forma segura sota terra. [7]

Fulls de ruta de descarbonització de la indústria de l’alumini

Asociación Española del Aluminio (AEA): L’AEA ha presentat una estratègia per assolir un sector de l’alumini més descarbonitzat i circular per al 2030. Aquest full de ruta se centra en la reducció de les emissions de CO₂ en la producció primària i en l’augment del reciclatge d’alumini. Es promou una economia circular que minimitzi l’impacte ambiental mitjançant la reutilització de materials i el desenvolupament de tecnologies netes en la producció.

European Aluminium (EA): L’Associació Europea de l’Alumini té una visió per al 2050 que busca una cadena de valor de l’alumini neutra en carboni. S’estima que la indústria pot reduir les emissions de CO₂ de la producció primària en un 70% per al 2050, a més d’estalviar 1.500 milions de tones addicionals d’emissions mitjançant un augment en el reciclatge. Aquest enfocament integral es basa en tecnologies d’electròlisi netes, l’ús d’energia renovable i la millora de l’eficiència material en la producció. [8]

Dilema entre durabilitat i empremta de carboni

Un dels principals punts de discussió en l’arquitectura sostenible és l’equilibri entre la durabilitat dels materials i el seu impacte ambiental. L’alumini és conegut per la seva llarga vida útil, fet que el fa adequat per a aplicacions en façanes i finestres. Tanmateix, l’empremta de carboni associada amb la seva producció és significativa, especialment quan prové de bauxita primària. Aquest dilema s’intensifica quan es compara el rendiment a llarg termini de materials com l’alumini amb el seu impacte ambiental inicial. [9]

A Slow Studio ens enfrontem constantment a aquesta percepció. Un bon exemple va ser el projecte de Casa a Vallromanes, en el qual vam proposar l’opció de fusteries de fusta. No obstant això, els clients van optar per fusteries d’alumini a causa de la falsa percepció que aquest material oferia una major durabilitat i un menor manteniment a llarg termini. Malgrat que l’alumini és conegut per la seva resistència, la realitat és que les fusteries de fusta ofereixen igualment una llarga vida útil, tot i que requereixen un manteniment periòdic mínim que consisteix a aplicar oli cada cinc anys a les fusteries orientades al sud. Aquest senzill gest de manteniment resulta en una reducció significativa de l’empremta de carboni i aporta beneficis per a la salut i el benestar, en tractar-se d’un material natural.

Així, en projectes posteriors, des de l’estudi optem sempre per fusteries de fusta des de l’inici, divulgant-ne els múltiples avantatges i beneficis. D’aquesta manera, l’experiència ens ha permès comprovar que el cost i la durabilitat són similars als de les fusteries d’alumini.

Aquest cas demostra com, en prioritzar materials naturals davant l’ús de l’alumini, no només s’opta per una opció més ecològica, sinó també igualment eficient a escala funcional. L’elecció de la fusta, malgrat els prejudicis sobre la seva durabilitat i manteniment, resulta ser una decisió més sostenible i saludable, amb un impacte ambiental considerablement menor i beneficis addicionals per als usuaris finals.