Dịch vụ đúc nhôm & khuôn mẫu trọn gói

Ngành công nghiệp ô tô hiện đang trong giai đoạn biến đổi lớn “trăm năm có một”. Không chỉ việc giảm phát thải CO2 bằng không khi vận hành (Tank to Wheel) thông qua điện hóa (EV hóa), mà việc giảm tải môi trường trong toàn bộ vòng đời từ sản xuất đến thải bỏ (Well to Wheel / LCA) đã trở thành vấn đề quản lý quan trọng nhất. Chìa khóa ở đây chính là “nhôm”. Trong khi nhu cầu về nhôm tăng vọt như một vật liệu nhẹ để kéo dài quãng đường di chuyển của xe điện, thì việc luyện nhôm mới (sản xuất vật liệu nguyên sinh) lại tiêu tốn một lượng điện năng khổng lồ. Do đó, chúng ta đã bước vào thời đại mà việc tận dụng “vật liệu tái chế”, vốn có thể giảm đáng kể lượng khí thải CO2, sẽ quyết định khả năng cạnh tranh của toàn bộ chuỗi cung ứng. Bài viết này sẽ giải thích các thách thức về kỹ thuật và cấu trúc để chuyển đổi từ “tái chế xếp tầng” (cascade recycling) hiện đang phổ biến sang hình thức lý tưởng vốn có là “tái chế ngang” (Car to Car), đồng thời tìm hiểu các ví dụ tái chế cụ thể của các doanh nghiệp tiên phong như Nissan Motor, Audi và Novelis.

Cùng với việc chuyển đổi sang xe điện, việc trọng lượng xe tăng lên do lắp đặt pin là điều không thể tránh khỏi. Để bù đắp điều này, lượng nhôm sử dụng đang tăng lên hàng năm. Tuy nhiên, để sản xuất thỏi nhôm mới từ quặng bauxite cần năng lượng gấp khoảng 20 lần so với sản xuất vật liệu tái chế. Tóm lại, nếu sử dụng quá nhiều vật liệu nguyên sinh để giảm trọng lượng, sẽ phát sinh “tình thế tiến thoái lưỡng nan” là lượng khí thải CO2 trong quá trình sản xuất lại tăng lên. Biện pháp duy nhất để giải quyết vấn đề này là tận dụng tối đa vật liệu tái chế.

Hiện nay, tỷ lệ thu hồi nhôm trong tái chế ô tô tại Nhật Bản đạt mức rất cao, trên 90%. Tuy nhiên, thực chất chủ yếu là “tái chế xếp tầng” (cascade recycling). Đây là cơ chế tái chế xuống cấp (downcycling), trong đó phế liệu chất lượng cao như vật liệu thân xe (vật liệu cán) được tái sử dụng làm “vật liệu đúc” như lốc máy, vốn có độ chấp nhận tạp chất cao hơn. Tuy nhiên, khi quá trình EV hóa tiến triển, số lượng sản xuất động cơ sẽ giảm và nhu cầu về vật liệu đúc sẽ thu hẹp lại. Do đó, việc thiết lập “tái chế ngang (Car to Car)”, giúp hồi sinh phế liệu thân xe trở lại thành vật liệu thân xe, đang trở thành tình thế cấp bách không thể trì hoãn.

Nissan Motor đã đi trước các công ty khác trong việc giới thiệu “tái chế vòng khép kín” (closed-loop recycling) nhằm hiện thực hóa trung hòa cacbon trong toàn bộ chuỗi cung ứng. Cụ thể, họ hợp tác với Kobe Steel và UACJ để xây dựng chu trình thu hồi phân loại các mảnh vụn nhôm phát sinh trong quá trình sản xuất và tái tạo chúng thành tấm nhôm ô tô tương đương. Trên mẫu xe “Rogue” mới ra mắt tại Bắc Mỹ năm 2021, quy trình này đã được áp dụng cho các bộ phận dạng tấm như nắp ca-pô và cửa xe, giúp giảm đáng kể lượng khí thải CO2. Hơn nữa, từ năm 2023 trở đi, họ cũng đang mở rộng việc sử dụng vật liệu tấm dùng thép lò cao CO2 thấp và nguyên liệu nhôm xanh cho các xe sản xuất trong nước, đây là bước đệm quan trọng hướng tới mục tiêu trung hòa cacbon vào năm 2050.

Tại Châu Âu, Audi đã sớm khởi động dự án “Aluminum Closed Loop” vào năm 2017. Đây là hệ thống đưa các mảnh vụn phát sinh trong quá trình dập quay trở lại nhà cung cấp và gia công lại thành tấm nhôm có chất lượng ban đầu. Sáng kiến này được báo cáo là đã tránh được khoảng 350.000 tấn khí thải CO2 chỉ trong giai đoạn từ 2019 đến 2020. Audi đã thành công trong việc giảm tỷ lệ sử dụng vật liệu nguyên sinh xuống mức cực thấp trong khi vẫn ngăn ngừa suy giảm chất lượng vật liệu, qua đó nâng cao giá trị môi trường với tư cách là một thương hiệu cao cấp.

Novelis, nhà sản xuất nhôm cán lớn nhất thế giới, đang đẩy mạnh việc nâng cao tỷ lệ chứa vật liệu tái chế trong các tấm nhôm ô tô. Tỷ lệ chứa vật liệu tái chế trung bình trong tất cả các sản phẩm năm tài chính 2023 đã đạt 61%, và họ đặt mục tiêu nâng lên 75% vào năm 2030. Công ty đã phát triển hợp kim tái chế được tuyển chọn kỹ lưỡng từ phế liệu ô tô như “Advanz™ s5754 RC” và cung cấp cho các nhà sản xuất châu Âu như Jaguar Land Rover. Đây có thể nói là một ví dụ điển hình về việc phía nhà cung cấp chủ động đổi mới công nghệ tái chế để hỗ trợ chiến lược khử cacbon của các OEM (nhà sản xuất ô tô).

Thân xe ô tô sử dụng phân biệt các loại hợp kim: series 5000 (hệ Al-Mg) chú trọng tính định hình và series 6000 (hệ Al-Mg-Si) chú trọng độ bền và tính cứng hóa khi nung. Khi những loại này bị trộn lẫn dưới dạng phế liệu, việc điều chỉnh thành phần trở nên khó khăn. Ví dụ, nếu series 5000 chứa nhiều Mg (Magie) bị lẫn vào lò nấu của series 6000, nó sẽ làm sai lệch quy cách thành phần của series 6000, do đó phải đưa vào một lượng lớn vật liệu nguyên sinh để pha loãng (dilution). Điều này làm giảm lợi ích môi trường của việc tái chế. Việc ứng dụng thực tế các công nghệ phân loại tiên tiến như LIBS (Quang phổ phân hủy do tia laser cảm ứng) là rất cấp thiết.

Phế liệu thu hồi từ ô tô đã qua sử dụng (ELV) thường bị lẫn các chi tiết sắt (Fe) như bu lông và đai ốc. Nếu hàm lượng sắt trong nhôm tăng lên, tính dẻo và độ dai phá hủy của vật liệu sẽ giảm đáng kể, khiến nó không thể sử dụng làm vật liệu thân xe chất lượng cao. Vật liệu đúc có thể chấp nhận một lượng sắt nhất định, nhưng nếu nhắm tới tái chế ngang thành vật liệu cán, việc loại bỏ sắt trở thành một thách thức cực kỳ khó khăn. Cần phải phân loại triệt để ở giai đoạn tháo dỡ và nâng cao độ tinh vi của quy trình phân loại ở trạng thái rắn.

Để hiện thực hóa “Car to Car”, cần kết nối kỹ thuật số thông tin không chỉ của “động mạch” (sản xuất – bán hàng) mà cả “tĩnh mạch” (thu hồi – tháo dỡ – tái nguyên liệu hóa). Cần xây dựng hệ thống truy xuất nguồn gốc để các đơn vị tháo dỡ có thể nắm bắt ngay lập tức mẫu xe nào sử dụng hợp kim gì và thu hồi theo từng cấp độ. Tại Nhật Bản và khu vực châu Á bao gồm cả Việt Nam, nhiều doanh nghiệp quy mô vừa và nhỏ đảm nhận việc tái chế, nên rào cản đối với việc tiêu chuẩn hóa này là không hề thấp.

Tái chế nhôm trong ngành công nghiệp ô tô đã thay đổi ý nghĩa từ đơn thuần là “xử lý chất thải” sang “chiến lược đảm bảo tài nguyên”, vốn là nguồn gốc của năng lực cạnh tranh. Các ví dụ tiên tiến như Nissan hay Novelis cho thấy việc xây dựng “vòng khép kín”, nơi nhà cung cấp và OEM hợp nhất, chính là chìa khóa để cân bằng giữa chất lượng, chi phí và giá trị môi trường. Mặt khác, nhu cầu động cơ giảm do EV hóa đang làm lộ rõ giới hạn của “tái chế xếp tầng (chuyển sang vật liệu đúc)” truyền thống. Trong tương lai, công nghệ “tái chế ngang” để đưa vật liệu cán trở lại thành vật liệu cán, và cơ sở hạ tầng phân loại/tinh luyện tiên tiến hỗ trợ nó là không thể thiếu. Chúng tôi, Daiwa Aluminum Vietnam, đang sản xuất và cung cấp hợp kim thứ cấp chất lượng cao với trụ sở tại Việt Nam. Trong chuỗi cung ứng toàn cầu đang thay đổi, chúng tôi sẽ tiếp tục đề xuất các giải pháp tối ưu với tư cách là đối tác cân bằng giữa giảm chi phí và hiện thực hóa trung hòa cacbon cho quý khách hàng.