Lidt om aluminium

30 Mar 2023

Udvinding af metaller kræver store mængder energi. Aluminium er det tredjehyppigste grundstof i jordskorpen, fremstilles elektrolytisk af bauxit og er i særdeleshed energikrævende med mere end 200 MJ/kg, godt 55,5 kWh/kg! (Energy use in metal production, Rankin) Den Store Danske skriver 280 MJ/kg.

Det norske forskningsinstitut Sintef angiver verdensproduktionen i 2018 til 64∙10⁹ kg. Rusal skriver at de med 3,76 millioner ton aluminium i 2019 stod for ca. 5,9% af verdens primære produktion. Det giver 63,68 millioner ton – svarende til Sintefs tal.

Rusals infoside aluminiumleader.com angiver bekræftede globale resourcer til 18,6 milliarder ton bauxit og at det med nuværende forbrug rækker til 100 år. Det giver et årligt forbrug på 186 millioner ton og med et udbytte på mellem ¼ og ⅕ ren aluminium kan årligt produceres mellem 46 og 37 millioner ton.

IAI, International Aluminium Institute har statistik over aluminiumsproduktion helt tilbage til 1970erne. Kinas enorme vækst springer i øjnene, også hjulpet af udflytning af produktion fra vesten. Siden 2012 har Kina stået for mere end halvdelen af verdens primærproduktion af aluminium.

Verdensproduktionen er mellem 1992 og 2022 vokset 3,5 gange til 68,46 millioner ton. Det svarer til en gennemsnitlig årlig vækst på ~4,2% og så rækker de nævnte resourcer jo ikke 100 år men kun omkring 39 år.

Årlig produktion ved fast vækst er givet ved

$$ r(t) = r_0 \cdot e^{kt}\\ $$ Hvor r0 er nuværende produktion, k er årlig vækst og t er tid i år. Den samlede produktion over en periode er $$ R = {r_0 \over k} \cdot (e^{kt} - 1) $$ USGSs rapport Bauxite and Alumina fra 2023 angiver verdens bauxit forekomster markant større til mellem 55 og 75 milliarder ton. Lad os regne på det med udgangspunkt i det høje estimat og verdensproduktionen i 2022. 75 milliarder ton bauxit kan omdannes til ca. 18,75 milliarder ton aluminium. Sættes R til de kendte reserver kan vi løse for tid og finde udløbstiden Tc $$ T_c = {1 \over k} \cdot \ln(k \cdot {R \over r_0} + 1) $$ Det giver så $$ \begin{aligned} T_c &= {1 \over 0{,}0419} \cdot \ln(0{,}0419 \cdot {18{,}75 \cdot 10^{12} kg \over 68{,}46 \cdot 10^9 kg} + 1) ≈ 60 \text{\aa}\text{r} \end{aligned} $$

60 år før de kendte reserver af bauxit er udtømt. Det lave estimat på 55 millarder ton bauxit giver vil være opbrugt om ca. 54 år.

F.M. Meyer fra Aachen Teknologiske Universitet når i Availability of Bauxite Reserves fra 2004 frem til at reserverne vil være opbrugt efter højest 25 år med årlig vækst på 5%. Meyer:

Trods af den udbredte opfattelse af at verdens store bauxit reserver vil række til fremtidigt forbrug, er der brug for opdagelse af markante nye forekomster, hvis den eksponentielle vækst fortsætter. [min oversættelse]

Heldigvis kan aluminium genanvendes og Norsk Hydro skriver endda at genanvendelse kun bruger 5% af energien krævet for nyudvundet aluminium. Selv med genanvendelse af det mest udbredte metal i jordskorpen må væksten dog stoppe på et tidspunkt.