镍金属,环保的“先锋力量”?

红杉汇·2023年11月01日 09:34
从生产到应用

在氢能的制造、储存、运输乃至应用中,有一种金属扮演着极为重要的角色,它就是——镍(niè)。镍是制造氢能储存和运输设备的关键材料,它还被用于生产可再生能源,例如太阳能和风能,这些能源可用于制造氢气。而在氢燃料电池中,镍基合金因为具有高导电性和耐腐蚀性,被用作电极材料;镍基超合金若用于制造高温燃料电池,还能够提高电池的能量密度和效率。

有分析认为,在不久的将来,随着技术发展,镍将会成为可持续发展的“先锋力量”,催化清洁能源的未来到来。但是在当前,和其他金属加工行业一样,如何提高镍金属在加工过程中的使用效率、减少碳足迹、实现真正的绿色制造仍然是众企业需要解决的问题。

01 镍(Ni)

一种重要的工业金属,从属于过渡金属,质硬,低温时具有良好的强度和延展性,常温时在潮湿空气中表面会形成致密的氧化膜,也易与其他金属组成合金。镍在地壳中含量丰富,具有比较好的可塑性、耐腐蚀性和磁性等性能,被广泛用于钢铁工业、机械工业、建筑业和化学工业,常被用于不锈钢、电镀和电池等领域,是发展战略新兴产业不可缺少的基础材料和战略资源。 

因为这些特性,镍成为了清洁技术中不可或缺的金属材料。在制氢系统和先进储能电池等各种可持续解决方案中有广泛的应用,在能源革命中发挥着至关重要的作用。所以近年来,镍成为重要的能源金属。

在可再生能源行业中,能源储存是镍发挥重要作用的主要领域之一。采用镍作为正极材料的电池,具有更高的能量密度、更长的使用寿命以及更好的整体性能——这些是确保电动汽车以及大规模可再生能源储存系统可行并获得发展的关键因素。 

正如其在储能电池正负极发挥重要作用一样,镍在氢能制备和应用中得到广泛的应用,尤其是改善电解槽和燃料电池正负极材料性能方面正在发挥其独特的作用。 

此外,镍具有很高的可回收性,这意味着它能够帮助企业最大限度利用资源、减少废物产生,进而减少与初级生产环节相关的碳足迹。 

这就与社会对循环经济的呼声不谋而合——人们越发开始关注减少环境影响的创新采购方法,许多公司和机构不仅做出了表态,还在积极践行自己对可持续发展的承诺,比如通过提高运营效率、推广“责任采购计划”,积极致力于减少二氧化碳排放。其中,对镍资源的利用,便成为了各个行业在追求可持续发展目标方面所采取的代表举措之一。 

02 关注镍生产过程的排放

镍的初级生产涉及镍矿石的提取和加工,需要大量电力。镍生产的碳足迹很大一部分来源于此。

尽管存在种种挑战,但行业本身在减排方面已经取得了长足进步。包括能源效率举措、污染减少战略、废物管理实践以及增加再生金属的使用等,都是诸多企业正在执行的资源战略。 

其中 能源效率举措是大家的核心关注领域之一。为了减少生产过程中的能源消耗,这些企业都正在积极投资尖端技术和创新实践。例如,改进炉子设计和热回收系统可以显著提高整个工艺的效率,减少燃料消耗和温室气体排放。 

与这些努力相辅相成的则是 强有力的减少污染战略和废物管理措施。企业不仅致力于通过高效运营减少排放,还积极部署监测和减缓空气、水体及土壤污染的系统。 

利用回收金属是企业广泛采用的另一种做法,与原有的矿石生产相比,这种做法大大减少了企业的碳足迹。这也是循环经济原则的重要体现: 将资源效率放在首位。 

03 关注镍的生命周期评估数据

想要全面了解镍生产对环境的影响,就有必要对其进行全面的生命周期评估,从而进一步确定能在哪些方面减少碳足迹。包括对产品整个生命周期中的水资源利用、空气污染和废物产生等变量进行环境影响评估——从开采到生产、使用,最终到处置或回收,都要考虑进来。

从资源效率的角度来看,它 能帮助行业确定可改进的领域,以最大程度减少整体环境影响。 

碳足迹分析是生命周期评估的重要组成部分,它量化了镍生产过程中与温室气体排放相关的各个阶段,为能源消耗模式和减排潜力提供宝贵的参考。 

可持续性评估不仅要评估生态影响,还要考虑社会和经济影响。长期以来,采矿业因被认为忽视了这些方面而备受批评。然而,通过发展循环经济——促进回收和绿色矿山工艺,努力减少各种污染物排放,利用可再生能源等措施——镍生产商已经开始着手其中的一些问题,同时努力减少整个行业的碳足迹。 

这类评估不仅能让成员企业更有责任心来参与解决问题,更能引导未来的战略制定——确保资源可用的同时减少对环境的损害。相较于使用原生金属,使用再生金属能显著减少温室气体排放,更好实现净零碳目标。 

综上所述,生命周期评估不仅能为行业内的可持续实践提供不可或缺的框架,还能强调镍在支持可再生能源革命中的关键作用。 

04 关注镍的回收计划

如今,在绿色能源转型导致对镍需求增加的同时,也要尽量减少镍开采和加工对环境的负面影响。金属行业在循环利用方面正做得越来越好。随着行业就循环利用的共识逐步达成,越来越多企业将碳减排等可持续性举措列入优先考虑的企业关键战略。

其中,专注于提升废旧电池中镍的回收是作为全行业推动金属生产和使用可持续发展的关键举措之一——可以将其重新用于新电池的制造,或转用于不锈钢生产等其他工业应用。这一方面能减少对高能耗的原材料的需求,另一方面也能显著减少环境污染,实现向循环经济的转变。 

通过回收循环再利用,镍的再利用可极大地减少全球碳足迹。在提升新材料提取的能源效率并减少温室气体排放方面,据估计,与原始材料生产工艺相比,利用回收镍可减少高达40%的二氧化碳排放。 

不锈钢行业也将极大受益于这些回收举措。与严重依赖原始材料的传统方法相比,通过引入废旧电池中回收的镍,整个生产流程都将显著减少温室气体排放。此外,使用回收镍还能提高不锈钢产品的耐用性和耐腐蚀性,从而延长使用寿命,进一步促进环保可持续。 

除了这种直接的环境效益之外, 回收利用还有助于提高经济的大循环,确保依赖这种金属的行业拥有稳定的供应链。

总之,将回收策略融入企业运营,意味着朝着更广泛的目标—— 包括供应链可持续性以及二氧化碳的减排——迈出了重要一步。 

05 责任采购计划

作为可持续发展实践的一部分,有些企业目前已经开始践行“责任采购计划”—— 在采购原材料时优先考虑各渠道的道德和环保影响,确保镍供应链可追溯、透明,并遵守严格的环境标准。

这么做的最终目标,不仅是要减少与镍生产相关的碳足迹,还要防止与不道德的采矿行为相关的任何负面的社会或生态影响。 

这些责任采购计划的实施 需要对供应链各个阶段进行严格地审核——包括验证采矿作业是否最大限度考虑了工人安全、尊重当地群众的权益,并最大限度地减少环境破坏。 

此外,这些审核还建立了一个可追溯系统,方便企业追踪镍供应的来源,保证其合乎道德标准。 

“透明公开”在确保这些计划的落实中起着关键作用。例如,镍协会成员企业通过公开分享有关其采购政策和程序的信息,建立了与利益相关者之间的信任。 

而这种透明度也更好促进了整个行业的发展——与行业标准的比较变得更容易了,企业可方便地确定需要进一步提升改进的领域。 

这些健全的责任采购计划,清晰地体现了企业对可持续发展的坚定承诺。这些实践也在明确表明,我们的目标不仅仅是通过生产镍这种必要的物质资源,来推动可再生能源革命,而且还要以尊重人类和地球的方式来实现这一目标。 

还有一点至关重要,那就是 从“关注责任采购计划”转向“关注镍行业的环境影响”——不单是那些“降低污染”的举措,还要更进一步,积极主动地实现更绿色和可持续的未来。 

这种向可持续发展的转变不仅是出于环境保护,它从经济上来讲也是明智之举,既增强了行业的整体竞争力,又增强了企业抵御市场波动的能力。 

本文来自微信公众号“红杉汇”(ID:Sequoiacap),作者:洪杉,36氪经授权发布。

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