打造零碳汽车： 循环材料如何帮助汽车行业实现其气候目标
汽车行业正在转型。 工业 4.0 时代火速席卷整个行业，同时数字化、新技术和电动汽车的兴起加快了脱碳大趋势。 脱碳会影响整个行业的生态系统： 包括 OEM、供应商、半成品和原材料，以及回收商、主管部门，最终会影响到终端客户。
汽车制造商为自己设定了雄心勃勃的可持续发展目标。 为了按照《巴黎协定》实现净零碳排放并将全球变暖限制在 1.5℃ 以内，该行业及其整个价值链必须进行重大变革。 成功的关键在于企业、消费者和政府能否建立合作伙伴关系，建立共享和再利用资源的生态系统，并共同致力于用更少的初级资源、更少的能源消耗、更多的可再生能源完成更多任务，从而减少排放。 在汽车价值链中，有一个鼓舞人心的愿景可以调动所有生态系统参与者的积极性，那就是零碳和循环型汽车： 一种可充分发挥碳效率和循环性潜力的汽车。 这种汽车将要求在生产和使用汽车期间实现净零碳排放，在使用期限结束时实现净零材料浪费。 但我们如何才能实现这一目标呢？
市场形势与展望
在过去的几年中，汽车行业的脱碳工作主要集中在汽车的电气化上。 从汽车使用周期的总温室气体 (GHG) 排放量来看，大部分排放是由传统动力系统造成的。 与材料生产或报废材料回收等其他 GHG 排放因素相比，改进传统动力系统也是汽车制造商创造积极影响的最有效途径。
麦肯锡公司的数据显示，尽管电动汽车 (EV) 目前仅占全球载客汽车销量的 7%，但由于监管压力以及客户对更可持续出行需求的不断增长，这种情况预计将在未来几年内迅速改变。 欧洲汽车制造商协会 (ACEA) 的统计数据显示，自 2019 年以来，欧洲的纯电动汽车 (BEV) 注册量每年都会增加一倍以上。 根据麦肯锡的数据，预计到 2035 年，最大市场（欧洲、中国、美国）的汽车销量将 100% 完全被电动汽车占据，而高端企业的电气化速度预计将快于批量企业。
我们可以借助新概念、合适的储能系统以及相关的车身概念制作出替代能源系统。 汽车制造商全力攻克各种难题，如以最有效的方式集成电池，重视轻量化设计，应对由此产生的材料概念，满足性能标准以及创建复杂设计等。
预计到 2035 年，最大市场的汽车销量将 100% 完全被电动汽车所占据
铝是地球上回收率最高的材料之一，是所有车辆细分市场的轻量化设计的理想选择。 其独特的性能非常适合全球电动汽车趋势并满足汽车行业对脱碳的需求。 与性能相当或性能更好的钢材相比，铝的重量要轻 42%，因此，铝逐步成为了安全、经济高效和可持续的车身结构的首选材料。 作为领先的铝压延产品制造商和全球最大的铝回收商，诺贝丽斯与世界上大多数最大的 OEM 建立了合作关系，竭力开发创新型轻量化解决方案，以满足汽车行业不断增长的需求。 “致力于可持续发展是我们业务运营的核心，并且进一步影响到了我们与整个铝价值链的利益相关者的合作方式。 在扩大轻量化、可无限回收铝材的使用范围方面，我们看到了巨大的机遇，并力求帮助 OEM 实现其可持续发展目标，为消费者提供他们喜欢的低碳产品。”诺贝丽斯欧洲汽车公司的副总裁 Michael Hahne 表示。
对汽车使用周期内所有三个阶段进行脱碳
使用阶段电气化
研究表明，燃料和废气占汽车使用周期内排放量的 65—80%，因此逐步淘汰内燃机车辆 (ICEV) 以及向电动动力系统技术的转变似乎是必然且必不可少的。
许多国家/地区已根据各自的法规提高了电动汽车的使用率，并计划通过长时间的努力禁止使用内燃动力系统。 作为最早开始应对气候变化的国家/地区之一，挪威已经宣布最早将在 2025 年禁止销售内燃机车辆。随后，几个欧洲国家/地区也宣布将在 2030 年禁止销售内燃机车辆。 大多数 OEM 都宣布了终止使用汽油和柴油发动机的日期，向电动汽车的转变势不可挡。 这必然会伴随着向可再生能源和新充电商业模式的转变。 例如，中国这一最大的纯电动汽车市场率先推出了各种电池更换服务。 电动汽车的发展以及同时向循环经济转变可以彻底改变汽车的制造和使用方式。
随着电动汽车的高度普及，汽车使用周期的排放开始从使用阶段向生产和报废阶段转移
随着电动汽车的高度普及，汽车使用周期的排放开始从使用阶段向生产和报废阶段转移 一旦汽车不再使用燃料，嵌入式材料排放将占据汽车使用周期排放的主体，高达 60%。 因此，要大幅减少碳排放，我们显然需要逐步淘汰内燃机车辆。
生产阶段的循环性
在循环经济中，原材料和商品的设计、制造、修理和再利用方式尽可能避免了传统意义上的浪费，但原材料仍处于闭环之中。 当一辆汽车到达了使用期限后，它不应当被废弃，而应该成为新车的“材料库”。
尽管让汽车在到达使用期限后成为宝贵材料的来源仍然遥不可及，但为了在生产阶段实现闭合循环的计划仍在进行中。 例如，诺贝丽斯与许多汽车客户共同实施了高度发达的闭环回收系统。 这使客户能够将汽车制造过程中产生的铝废料直接返回给诺贝丽斯，以便用于具有同样高价值的产品，而不会造成任何质量损失。 闭环回收系统减少了对原铝的需求，从而减少了能源消耗和碳排放，因为回收铝所需的能源只是生产原铝的 5%。
诺贝丽斯将这种闭环回收与更具可持续性的物流相结合，这要归功于人们越来越多的选用铁路运输铝材，而不是公路运输。 运输过程中的二氧化碳排放量因此而减少了高达 70%，在个别案例中甚至高达 90%。
在朝着碳中和前进的路上，诺贝丽斯还致力于研究其他可行方案，以实现熔炼过程脱碳并捕获二次铝生产过程中产生的碳。
要在生产阶段实现碳中和，可再生能源的来源是关键。 提高可再生能源供应的可用性和稳定性是整个行业不断追求的目标。 此外，采用能源密集度较低的新型工艺和技术以降低总体能源密集度也至关重要。 但是，仅靠减少能源消耗并不断向可再生能源转型并不足以使汽车在使用周期内脱碳。 要减少制造业的排放就必须采用循环商业模式。 在生产过程中，闭环回收循环是当前系统的第一层。 在不久的将来，我们必须设计出可回收的汽车并建立运行框架，以便回收材料并在车辆使用周期结束时让材料再次进入回收循环。
在汽车使用周期结束时使其重回循环系统
尤其是对于铝这类可无限回收的材料，制定支持和激励循环产品系统的框架是脱碳的关键： 在这种系统中，已达到使用期限的产品反复被回收并用于制造相同的产品。
“对于可以再次回收并用于制作高价值产品的材料，比如铝，必须以能保持其价值的方式进行拆卸、收集和分类，这样才能让它们在新车中再次发挥作用。 在与 OEM 和其他行业合作伙伴的合作中，我们将全身心投入到回收和再制造设计中，这样我们就可以再现我们在生产废料闭环回收模式方面取得的辉煌成就。”Michael Hahne 解释称。
在许多国家/地区，铝制饮料罐等产品的回收系统已经非常完善且高效。消费者饮用后就可以将饮料罐扔进回收箱，在短短的 60 天内这个饮料罐就可以变成一个崭新的罐子。 相比之下，汽车是非常复杂的产品，一辆汽车中就包含 1000 多种材料。 汽车价值链必须谋求创新并展开跨行业合作，以找到解决方案能在汽车使用周期结束时回收其中的大量材料，并将其再次用于生产新车中的产品。
在设计汽车时应考虑到报废问题，以提高回收效率并减少对原始材料的需求
为了有效地回收汽车内置的铝，必须考虑到几个因素。 我们的工作重点无疑是开发新概念和业务模式，以便在产品使用周期结束时有效地捕获其中的材料。 在设计汽车时应考虑到报废问题，以提高回收效率并减少对原始材料的需求。 诺贝丽斯还计划继续增加其产品的再生材料含量。 诺贝丽斯在新产品的设计阶段与客户和行业伙伴通力合作，并考虑到了产品使用周期结束时的拆卸过程，从而使材料的收集、分类和回收更加易如反掌。
高效的可拆卸能力是另一个关键因素。 为了使二次材料在市场上具有竞争优势，必须快速且经济高效地拆卸车辆和单个部件。 在设计车辆时必须满足一些先决条件。例如，不使用粘合剂固定连接件，而是要确保在车辆使用周期结束时可以再次有效地拆下连接件，并确保不同的材料不会被混合。
消费者和监管机构还可以要求在车辆使用周期结束时对剩余部分进行追踪，从而加快报废废料的收集、分类和回收利用变革。 提取组件和材料并将其重新置于循环中，这将为环境带来重大改变。 作为积极倡导者，诺贝丽斯致力于提高公众对回收利用以及新概念和技术开发的认识，尤其是在数字化领域。
新技术将实现可追溯性并巩固循环经济
汽车行业错综复杂的价值链使客户，甚至是 OEM 本身并未能对该行业的排放源有完整且一致的了解。 “要成功脱碳，当下最关键的任务就是要建立合作伙伴关系并实现‘同步工程’。 这不仅涉及创新、循环和高效的产品和解决方案，还包括建立新的业务和合作模式，并开创业界数字化和透明度的新维度。 为行业参与者和客户开发一种全面的方法，满足材料排放可追溯性将极大地促进脱碳。”Michael Hahne 表示。 这样的方法确实存在。诺贝丽斯目前正在参与一个试点项目，对所有相关方的材料进行跟踪，从材料生产商到最终产品。
基于区块链的智能合约等新技术允许交换数据（例如关于 CO2/t 的数据），而不需要分享（敏感和专有的）材料组成信息，这使得循环经济不再遥不可及。 这些新技术还使得与供应商、废物管理公司、服务提供商和新参与者的合作变得轻松顺畅，从而建立起透明的循环生态系统。 这让各合作伙伴之间的联系更加紧密持久，并有助于解决现有问题，即汽车的大部分材料在使用周期结束时无法恢复到类似的高质量。
第四次工业革命可能会推翻商品生产必然会产生废物的定律。 每个零件都可通过数字产品 ID 进行追踪，因此可以用“重新思考—重复使用—再回收”来取代传统的“索取—制造—浪费”的概念。
结论
在汽车行业为 2050 年设定的宏伟的零排放目标中，电动汽车发挥着核心作用，但现在，我们应当将目光投向车辆使用阶段的电气化之外。 只有在汽车使用周期的所有三个阶段进行根本性的改变，并朝着彻底的循环经济迈进，该行业才能实现其气候目标。 为了使零碳汽车成为现实，现在必须将精力集中在汽车行业可以利用的所有杠杆上。 特别是，只有所有汽车生态系统参与者齐心协力，以最顺畅高效的方式展开合作，我们才有可能在汽车报废时实现闭环。
尽管循环经济可以像 Henry Ford 的装配线一样彻底改变整个行业，但这取决于技术、环境、经济、政治和社会情况，我们也需要对这些层面加以调整。
