铝曾在19世纪被视为比黄金还珍贵的金属，如今已成为全球仅次于铁的第二大常用金属。然而，在过去140年间，铝的基础生产工艺几乎没有发生根本性变化，而这一传统工艺的最大问题在于会释放大量二氧化碳。按照现有方法，每生产1公斤铝，化学反应本身就会直接产生约1.5公斤二氧化碳。
近日，挪威铝业巨头海德鲁（Hydro）联合挪威工业研究机构SINTEF以及挪威科技大学（NTNU）宣布，其研发的一种名为“HalZero”的新型铝生产工艺已成功完成首次铝金属制造验证。研究团队认为，该技术未来有望彻底消除铝冶炼过程中的直接二氧化碳排放。
铝之所以成为现代工业的重要材料，得益于其丰富储量以及优异的强度重量比。根据美国地质调查局数据，2025年全球原生铝产量约达7400万吨，被广泛应用于汽车、饮料包装、航空航天、建筑、电气设备等众多领域。但铝的生产过程长期以来一直是高碳排放产业之一。
传统铝冶炼首先需要从铝土矿中提取氧化铝，然后采用1886年发明的霍尔-埃鲁电解法进行冶炼。在接近1000摄氏度的高温下，氧化铝被溶解在熔融电解质中，通过强电流促使铝与氧分离。分离出的铝沉积在电解槽底部，而释放出来的氧则会与碳阳极发生反应，最终形成二氧化碳并排放到大气中。同时，碳阳极在反应过程中不断被消耗，需要定期更换。
由于二氧化碳本身就是这一化学反应不可避免的产物，因此即使整个工厂完全依靠可再生能源供电，也无法彻底消除相关排放。虽然理论上可以通过碳捕集技术回收这些气体，但传统铝厂排放气体中的二氧化碳浓度通常仅约为1%，捕集和分离成本十分高昂。
为解决这一难题，Hydro研发团队彻底改变了铝生产的化学路径。HalZero工艺不再直接将氧化铝送入电解槽，而是先通过氯化反应将氧化铝转化为氯化铝。随后，再对氯化铝进行电解，从中分离出纯铝和氯气。
与传统工艺释放二氧化碳不同，这一过程中产生的副产物是氯气。研究人员通过闭环设计将氯气全部收集，并重新送回前端氯化工序循环利用，从而形成一个持续运作的氯循环系统。
不过，氯化阶段本身仍会涉及碳并产生二氧化碳。对此，Hydro表示已经开发出新的处理方案，可以将捕获到的二氧化碳重新转化为一氧化碳，再返回生产流程重复利用。在这一过程中还会释放出氧气。这样一来，氯和碳都将在各自独立的闭环系统中不断循环。
按照设计目标，HalZero能够使电解阶段和传统碳阳极生产阶段产生的二氧化碳不再排放到大气中。理论上，整套工艺最终排出的将是氧气，而非二氧化碳。
事实上，利用氯化铝电解生产铝并非全新概念。SINTEF研究经理埃吉尔·斯凯巴克莫恩表示，美国铝业公司Alcoa早在20世纪80年代便曾尝试类似技术。过去十年间，Hydro在此基础上进行了进一步研发和专利化改进，重点解决连续生产、气体循环利用以及工业化应用等关键问题。
今年10月，Hydro研究团队在挪威波什格伦的试验设施中，首次利用HalZero电解技术成功从氯化铝中提取出铝金属，证明这一核心电解方案已经超越实验室理论阶段，具备实际运行能力。
Hydro总裁兼首席执行官埃温德·卡勒维克表示，这是公司以及挪威科研界的重要里程碑，也意味着HalZero项目向产业化迈出了关键一步。
不过，该技术距离真正实现“零排放”仍有一定距离。Hydro承认，目前的实验系统尚未将所有环节整合到完整闭环之中，二氧化碳向一氧化碳的再转化流程也尚未完成实际验证。因此，现阶段试验过程仍会产生一定量的二氧化碳。此外，公司尚未公布此次实验生产铝的具体产量、纯度以及能耗数据。
尽管如此，初步研究结果显示，这项技术在经济性方面表现积极。研究人员认为，未来建设工业规模的HalZero工厂，其能源需求和资本投入预计与传统铝冶炼厂大致相当。如果这一判断最终得到验证，那么该技术有望在不显著增加生产成本的前提下，消除铝生产过程中的直接工艺排放。
需要指出的是，HalZero主要针对铝冶炼化学环节本身的排放问题，并未覆盖采矿、运输、电力供应等整个产业链。目前每生产1公斤铝，完整供应链产生的温室气体排放约为14.8公斤二氧化碳当量。
下一阶段，Hydro计划建设规模更大的工业化概念验证装置，将各个独立工艺模块整合在同一系统中运行，验证持续生产铝并同时实现氯和碳循环利用的能力。该项目拟选址于挪威格伦兰地区。
为支持后续研发，挪威国有企业Enova已向该项目追加提供8200万挪威克朗资金，约合872万美元，用于新试验工厂的规划和可行性研究。
Hydro表示，即便后续开发进展顺利，HalZero距离商业化部署仍需要数年时间。这一进程并不令人意外，因为该技术试图取代的是一个已持续使用140年的全球工业标准。
作为公司2050年实现铝生产净零排放战略的重要组成部分，HalZero未来不仅可能应用于新建冶炼厂，也有望逐步替换现有铝厂中已经老化的传统生产线，从而推动全球铝工业向低碳化转型。