Industrie: Der schwierige Weg zum klimaneutralen Aluminium

Klimaneutrales Aluminium zu produzieren, benötigt vor allem grünen Strom, aber nicht nur: Anoden aus Petrolkoks und Erdgas in den Vorprozessen sorgen für Treibhausgasemissionen.

Artikel von Hanno Böck veröffentlicht am 5. April 2023, 9:03 Uhr

Alufolie herzustellen ist energieintensiv. Wenn es klimaneutral sein soll, ist das nicht das einzige Problem. (Bild: MdeVicente/Wikimedia Commons/CC0 1.0)

Mit dem Ziel der Klimaneutralität muss die Industrie in den nächsten Jahrzehnten Treibhausgasemissionen weitgehend verhindern, und, wo das nicht möglich ist, ausgleichen. Eine Branche, in der die komplette Vermeidung von Kohlendioxid und anderen Treibhausgasen eine besondere Herausforderung darstellt, ist die Aluminiumindustrie.

In Aluminiumhütten wird Aluminiumoxid in einem Verfahren verarbeitet, das Hall-Héroult-Prozess heißt. Hierbei wird das Aluminiumoxid zunächst in einer Chemikalie namens Kryolith aufgelöst und anschließend unter Einsatz hoher Stromstärken aufgespalten. Das Verfahren wird Schmelzflusselektrolyse genannt.

Hierfür wird viel Strom benötigt. Für die Klimabilanz ist daher zunächst entscheidend, wo der Strom herkommt. Laut Zahlen der Internationalen Energieagentur (IEA) ist die Stromerzeugung für etwa 70 Prozent der Emissionen der Aluminiumindustrie verantwortlich.

Mehr Kohle, weniger Wasserkraft

Weltweit gibt es eine Entwicklung, die aus Sicht des Klimaschutzes Sorgen bereitet: Während früher Aluminium häufig in Regionen mit großen Mengen an Wasserkraft produziert wurde, gab es in den letzten Jahren eine Entwicklung hin zu mehr Kohlestrom. Laut IEA fanden im Jahr 2010 noch 40 Prozent der Aluminiumproduktion mit Wasserkraft statt, 2020 waren es noch 26 Prozent.

Dagegen stieg im selben Zeitraum der Anteil an Kohle von 53 auf 59 Prozent. Hinzu kommt: Die Gesamtmenge an Aluminium, die produziert wird, stieg ebenfalls. Für die Entwicklung hin zur Kohle sind vor allem neue Aluminiumhütten in China verantwortlich.

Durch einen Umbau der Stromerzeugung hin zu erneuerbaren Energien könnte ein Großteil der Emissionen der Aluminiumindustrie vermieden werden. Allerdings gibt es weitere Emissionen, die aus dem chemischen Prozess selbst stammen.

In Aluminiumhütten werden Anoden eingesetzt, die aus Kohlenstoff bestehen. Genutzt wird hierfür üblicherweise Petrolkoks, das in Ölraffinerien als Nebenprodukt entsteht. Diese Kohlenstoff-Anoden werden im Hall-Héroult-Prozess verbraucht und zu Kohlenstoffdioxid umgewandelt.

Petrolkoks sorgt für Kohlendioxid und PFCs

Pro Tonne Aluminium entstehen etwa 1,5 Tonnen Kohlendioxid. Doch das ist nicht das einzige Problem. Die Kohlenstoff-Anoden reagieren teilweise mit der Kryolith-Lösung, dabei entstehen die Chemikalien Tetrafluormethan und Hexafluorethan. Beide sind stark wirksame Treibhausgase; auf 100 Jahre gerechnet ist Tetrafluormethan 7.000-mal so schädlich wie Kohlendioxid, Hexafluorethan 12.000-mal.

Die Emissionen dieser Gase, die Perfluorcarbone (PFC) heißen, wurden in den letzten Jahren deutlich reduziert. Doch ganz vermeiden lassen sie sich bislang nicht. Viele in der Aluminiumindustrie hoffen, durch alternative Anodenmaterialien sowohl Kohlendioxid- als auch PFC-Emissionen zu vermeiden. Doch das ist nicht einfach.