如果按照类型对金属废料进行分类，则在无需造成较大质量损失的情况下就可以实现金属回收。

作者：TOBIAS RENNINGS，杜塞尔多夫

从传统意义上来看，铸造行业与资源节约型和气候友好型生产密切相关，它将可持续性经济视为已明确目标。

铸造产品的制造需要原材料和能源等资源。一方面，它们的可用性是有限的，它们的获取和消耗会导致气候发生变化。这就迫切要求社会、政治和工业领域的人们应对这些挑战并制定出解决方案，以减少原材料和化石能源消耗问题。

节约资源

实现资源轻量化生产的一个理念是使用寿命长、尽可能无损耗且能源消耗量低的可重复使用材料。按照类型对金属废料进行分类，则可以实现金属再利用而不会造成重大质量损耗。此外，回收铝只需要制造初级材料所需能源的一小部分，大约5%。随着新组件使用寿命的延长，原材料和能源消耗都减少了。例如，众所周知，金属的初级制造需要消耗大量能源。然而，一旦金属被制造出来，它们就具备资源节约型循环经济所假定的特征。因此，铸造材料在资源保护方面起着至关重要的作用。95%以上的回收率在铸造材料中并不少见。生产出来的铝中，大约有75%至今仍在使用中。此外，铸件的生命周期往往会超过20年。

然而，尽管回收率很高，但在过去的20年中，人们对工业制造产品，尤其是对资源节约型金属的需求也在不断增加，这意味着次级材料和金属废料成为了一种稀缺品。在越来越多的情况下，为了单个市场优势，人们开始选择了这种方法，即，从其包含的回收材料比例来衡量产品的可持续性。与此同时，铝材大约60%的材料需求可以通过次级材料得到满足。这俨然已经是一个巨大的成功。鉴于有限的可用性，上述关于回收材料比例的评估方法对于环境效益而言是困难的，因为它只不过是改进了个别产品，但回收材料并不适用于所有产品。为了从整体上衡量环境效益，有必要考虑回收材料的可用性。为了进一步增加回收材料的可用性，人们需要在供应链上努力。这将包括进一步增加对金属废料的分类收集。

此外，还包括产品的回收友好型设计以及其他提高能源效率的措施。减少铸造合金的多样性可能也是一种提高回收率的方式。但是，从应力方面来看，使用范围广泛的铸造合金产品组合可以实现所需产品特性。同时，铸造行业已经是一个典型的回收利用行业，它为摆脱有限原材料作出了巨大贡献。

转变

考虑重点还应该从气候友好型生产向气候中性生产方式转变。产品的制造需要用到化石燃料等价值创造链上的材料，但化石燃料通常只能通过释放温室气体获得。特别是二氧化碳，因此，其他温室气体在评估过程中通常会被转化为二氧化碳等价物。通过减少供应链、能源供应和生产工厂排放的二氧化碳以及采取补偿措施，可以减少产品中的二氧化碳。

关于供应链，我们还可以看一下金属的例子——初级和次级材料（金属废料）：如果初级材料被用于生产过程中，那么因使用矿石制造金属能耗高，因此，二氧化碳负担必然会非常“重”并且因此而构成了整个产品--二氧化碳足迹的很大一部分。然而，初级材料的二氧化碳足迹也存在很大差异，这主要取决于使用的制造工艺、生产操作技术标准以及所使用的能量来源。

在次级材料的使用过程中，由旧金属废料（非工艺金属废料）制成的回收材料的比例不断增加，这大大“减轻”了二氧化碳的负担。因为在将旧金属废料从汽车中拆卸下来时，人们认为其二氧化碳当量足迹为0千克。正如所解释的那样，人们在回收时所做的努力仅仅涉及到相对较低的能耗，因此，与初级材料制成的产品相比，以高回收比例制造出来的产品的二氧化碳足迹必然要低很多倍。回收材料的可用性问题已经得到了解决。

通过使用回收材料，可显著降低产品的二氧化碳足迹

铸造厂本身只会对金属和铸造合金制造过程产生次要影响，即，仅在铸造厂采购时才会将二氧化碳足迹问题考虑在内。然而，它可能会直接影响铸造厂自身的生产过程以及能源（电力）采购过程。从企业管理角度来看，资源和能源效率享有高优先权，因为它会对成本甚至最终会对竞争力产生直接影响。提高能源效率的措施包括避免损失、利用余热和优化燃烧器系统等。

考虑到工艺的成本优势，人们如今已经开始全面实施气候友好型生产。关于气候变化和能源转型的社会和政治讨论，以及根据欧盟到2050年实现向气候中性生产转型能源目标的呼吁，铸造厂现在面临着审查其现有设备系统并进行转型的任务。其目标是，到2050年，使化石燃料尽可能被全部取代。现在面临的挑战是，当下就需要做出针对未来的规划，因为熔炼车间热处理系统或热处理过程的投资周期非常长。也就是说，现在投资的工厂在2050年之后应该会依然存在。基本上，铸造厂可以自行作出决策，例如，在某个时间点“x”升级天然气动力系统并将其转换为可再生资源——例如，合成燃料或绿色氢——或者转换设备系统，并安装可以使用绿色电力运行的电动系统。

投资周期相当长，例如熔炼车间的热加工或热处理系统。

付诸实施

根据目前的技术水平可知，特别是在有色金属铸造行业，熔化、保温和热处理领域内大多数热处理系统的运行大多依赖于天然气。目前，这项技术最具成本效益，对气候也最友好。企业在做出投资决策时，经常会讨论将工厂设备系统改建成电力驱动熔炉。除了系统和基础设施投资成本之外，运营成本也十分重要。使用天然气时每千瓦时能源成本约为3美分，而使用电力时每千瓦时成本则大约为17美分（2019年BDG能源价格调查）。也就是说，每千瓦时能源价格之间存在巨大差异。尽管电驱动系统的特定能源需求通常较低，但使用电力会导致产生额外成本，在如今的框架条件下，这会引发不可忽视的竞争劣势。

铸造行业的情况完全不同（材料和工艺），因此，出于简单考虑，许多方面最初必定都被忽略了，例如，铝铸件中由于有利的熔池运动或铜铸件中由氢问题和材料耦合而产生的小块材料，电动感应坩埚或槽式炉是有意义的，并得到了广泛使用。除了运行经济方面的考量之外，还必须分析环境保护效果。与化石燃料相比，在使用电力时，德国目前的电力组合每千瓦时能源的二氧化碳足迹要高出2-3倍。因此，转换成电力驱动系统并不会产生保护环境的效果。只有将电力组合大规模转化为可再生能源，才能实现气候保护效果。根据目前的可再生能源扩张计划，在2040年至2050年期间可能会实现相应的电力组合转换，但也可以认为，天然气中的生物份额将继续增加，但目前还没有被纳入考虑范围。铸造厂可以单独与电力供应商合作，以确定是否可以使用和采购绿色电力。但是，总的来说，热处理系统的电气化目前在生态和经济方面仍备受质疑。

绿色氢生产成本必然高于绿色电力成本

绿色氢气

在将现有天然气驱动系统转化为绿色氢气的过程中，首先应注意其生产需要电力，并且在生产过程中会产生相当大的转换损失。制造绿色氢的成本必然高于绿色电力的成本。根据工艺的不同，绿色氢目前的生产成本在23美分/千瓦时到35美分/千瓦时之间（来源：德国能源署dena，电力转气体潜力图集）。在“电力转X”技术过程中，主要优势在于可以储存发电时不需要的多余电力。由于绿色电力在未来很长一段时间内将是一种稀缺商品，因此，绿色氢的充足供应还需要一段时间。同时，基础设施、通过天然气网络运输、自由氢气网络或拖车运输等问题仍未得到解决。还需要继续研究，例如，在燃烧器技术领域进行研究。

结论

在资源和气候友好型生产道路上，铸造行业已经远远优于许多其他行业，如果将产品的无限重复利用和长使用寿命考虑在内，则更是如此。为了尽可能避免材料循环过程中产生任何质量损失，进一步提高回收材料的可用性以及分离金属废料都将变得非常重要。同样地，在气候保护方面，铸造行业，例如，轻质金属铸造厂往往会采用天然气驱动系统，整体来看，这样的系统属于气候友好型系统。用于进行熔化、保温和热处理的天然气驱动的热加工系统是目前最先进、具有竞争且具备候友好型的工艺方式。

铸造行业并不属于对气候有害的温室气体的主要工业排放源之一，但通过采取措施提高资源和能源效率仍可以为气候保护作出相应贡献。除了已经实施的提高资源和能源效率的措施之外，数字化也将带来更多机遇。

如果铸造行业到2050年实现气候中性，则首先需要保证规划的安全性。在全球竞争中，它可能会因其工艺过程而无法承受价格的提高。由于无法将上涨的价格转嫁给客户，因此，德国和欧洲铸造业可能会面临无法承受竞争的风险。出于这个原因，立法机构必须为支持投资和长期支持而疾呼奔走，以便在有意义的、特定系统的、尚未确定的时间点作出气候保护方向相关投资决策。可再生能源的比例越高，设备设施的转换对气候保护就越有意义。原则上，未来有可能通过电气化或转化为氢来实现气候保护。但是，从环境保护方面来看，在今天及预计在未来的10至15年内，投资和设备系统改造的效果还为时过早。对铸造厂而言，有必要不断重新评估自己的生产框架条件，因为我们目前距立法者的上述规划安全还有很长一段路要走。