Технология Содерберга была разработана более ста лет назад. Благодаря высокой экономической эффективности она сделала возможным массовое производство и широкое использование алюминия. Анодная масса постоянно подается в электролизер, самообжигается непосредственно в ванне и служит проводником тока. В результате процесс электролиза стал непрерывным, а участие человека — минимальным. Именно на технологии Содерберга в 1960-е годы были построены крупнейшие отечественные алюминиевые заводы — Братский, Иркутский и Красноярский, которые на десятилетия обеспечили СССР мировое лидерство в выпуске «крылатого металла». На Содерберге также работают Волгоградский, Кандалакшский и Новокузнецкий алюминиевые заводы.
Классические технологии
Ученые и инженеры «Русала» усовершенствовали эту классическую технологию, значительно повысив ее экологичность. Выбросы вредных веществ удалось снизить на десятки процентов, а по ряду параметров — в разы. Этого удалось добиться благодаря оптимизации состава анодной массы, снижению содержания угольного пека и модернизации конструкций электролизеров, повысившей их герметичность. С 2016 года технология ЭкоСодерберг последовательно внедряется на алюминиевых заводах компании.
На этом «Русал» не остановился. В последние годы совместно с ведущими научными институтами компания разработала экологичный нефтяной пек, который заменяет угольный и практически обнуляет выделение бензапирена. Разработанные «Русалом» сухие газоочистные установки (СГОУ) улавливают до 99% электролизных газов. На предприятиях компании уже построено 20 таких установок. Кроме того, внедрение систем мониторинга электролизеров с использованием компьютерного зрения позволило вдвое сократить продолжительность разгерметизации оборудования.
Второй ключевой технологией алюминиевой отрасли является технология обожженных анодов. В отличие от Содерберга (и ЭкоСодерберга «Русала»), угольные аноды здесь обжигаются не в электролизерах, а предварительно — в специальных печах. Вредные вещества сгорают именно на этой стадии, что делает технологию более экологичной. На обожженных анодах работают последний введенный в эксплуатацию в СССР алюминиевый завод — Саяногорский, а также построенные «Русалом» уже в новейшее время Хакасский, Богучанский и Тайшетский алюминиевые заводы.
Однако обе технологии основаны на использовании угольных анодов. Именно поэтому алюминиевая отрасль остается крупным источником парниковых газов. Оксид алюминия (глинозем) под воздействием электрического тока разлагается на алюминий и кислород. Последний вступает в реакцию с угольным анодом и образует CO₂. Инертный анод не вступает в химические реакции. В этом случае глинозем разлагается на алюминий и чистый кислород. Таким образом, принципиально новая технология позволяет избежать выбросов парниковых газов. Более того, при производстве тонны алюминия на инертных анодах в атмосферу выделяется около 900 кг кислорода.
«Промышленная реализация технологии инертного анода — это серьезный успех российской науки и российской компании. Пройден большой путь: сотрудничество МГУ и «Русала» в этом проекте началось еще в 2003 году. В 2006 году ректор МГУ Виктор Садовничий и основатель «Русала» Олег Дерипаска открыли лабораторию фундаментальных исследований проблем получения алюминия. Это была первая совместная лаборатория университета и крупного бизнеса», — говорит заведующий кафедрой электрохимии химического факультета МГУ, доктор химических наук, академик РАН Евгений Антипов.
По его словам, создание коммерчески рентабельной технологии инертных анодов на протяжении более ста лет остается мечтой всей алюминиевой отрасли и одной из самых интересных научных задач. Путь оказался сложным, а сама задача нередко казалась неразрешимой.
«Естественно, бизнес-окружение Олега Владимировича часто высказывало сомнения в целесообразности дальнейшего финансирования. Но он никогда не терял веры в проект и заражал ею свою техническую команду — Виктора Манна, Александра Гусева и других.
«Русал» никогда не приостанавливал работу над инертными анодами — ни в период глобального экономического кризиса 2008–2010 годов, ни во время кризиса мировой алюминиевой отрасли в первой половине 2010-х. МГУ и наша кафедра обеспечивали фундаментальную научную базу и сопровождение проекта», — подчеркнул академик.
Прорывное решение
«Русал» с 2017 года испытывал революционную технологию на электролизерах, призванных заменить обожженные аноды. Компании удалось добиться стабильного получения коммерческого сортового алюминия (А7 или P1020 по международной классификации — наиболее востребованный в мире сорт). Это ключевое условие для производственного масштабирования технологии.
В этом году компания приступает к ее промышленному внедрению. За годы промышленных испытаний «Русал» произвел 6000 тонн металла по технологии инертных анодов и поставил его клиентам из различных отраслей.
«Мы успешно завершили промышленные испытания и добились стабильного получения сортового алюминия на инертных анодах. И сейчас сделали следующий шаг: запустили первый электролизер с инертными анодами на замену технологии ЭкоСодерберг. Это расширит возможности применения инертных анодов в будущем», — рассказал генеральный директор «Русала» Евгений Никитин.
«Запуск первого электролизера на инертных анодах под замену ЭкоСодерберга — это, по сути, заявка «Русала» на технологическое переформатирование всего российского алюминиевого сектора в рамках повестки декарбонизации», — отметил эксперт по горно-металлургической отрасли Института экономики роста им. П.А. Столыпина Павел Гамов.
По словам эксперта, символично, что компания начинает не «с чистого листа» на новых мощностях, а пытается встроить инертные аноды в наиболее массовую технологию — Содерберг /ЭкоСодерберг. Если хотя бы часть действующих ванн на этой технологии удастся перевести на инертный анод без потери энергоэффективности и надежности, это создаст для «Русала» внутренний «углеродный МОТ» — возможность радикально снизить удельный углеродный след без строительства новых заводов с нуля, считает Павел Гамов.
Вопрос приоритетов
Для глобального рынка алюминия инертные аноды - это шаг к формированию отдельного премиального сегмента «зеленого металла». Уже сейчас потребители из автомобильной и упаковочной отраслей готовы платить надбавку за продукцию с пониженным углеродным следом. Технология, при которой на тонну алюминия вместо нескольких тонн CO₂ выделяется около тонны кислорода, выглядит особенно привлекательной в контексте европейского механизма CBAM и корпоративных ESG-метрик.
«Конечно, важен вопрос приоритетов: сейчас «Русал» ведет масштабную экологическую модернизацию Красноярского и Братского алюминиевых заводов. Стоимость проекта компания оценивает примерно в 200 млрд рублей. Разворачивать технологию инертных анодов одновременно с таким проектом, скорее всего, будет сложно в текущих условиях. При этом инертные аноды значительно перспективнее», — подчеркнул Павел Гамов.
«Замена ЭкоСодерберга на технологию инертных анодов — это прорывное решение нашей компании. Оно сочетает в себе современную науку и промышленную эффективность. Мы разрабатываем и начинаем внедрять технологии, формирующие основу алюминиевой промышленности будущего», — отметил технический директор «Русала» Виктор Манн.
С точки зрения отрасли запуск одной электролизной ванны — это еще не революция, а демонстрация работоспособности концепции на промышленном оборудовании.
Ключевой тест начнется, когда «Русал» перейдет от пилотных линий к серийной модернизации корпусов на крупных заводах Восточной Сибири и попробует интегрировать инертные аноды в существующую энергосистему, газоочистку и ремонтную инфраструктуру.
«Но сам факт, что российский производитель выходит в мировые технологические лидеры именно в «углеродной» части алюминиевого цикла, — важный сигнал. В следующем инвестиционном цикле конкурировать по цене киловатт-часа будет все сложнее, а вот по углеродному профилю и глубине технологической модернизации — вполне возможно», — резюмировал Павел Гамов.
