Aluminium är lätt och mångsidigt, men enormt energikrävande att producera, och kräver 10 % av Australiens hela elproduktion. Att återvinna den använder bara en bråkdel av energin. Varför stänger vi inte slingan?

Denna metall – den vanligaste i jordskorpan – används i allt från köksredskap till läskburkar, byggnader och flygplansdelar.

Sedan vi upptäckte hur man utvinner det på 1800-talet har omkring 1 miljard ton aluminium smälts. Av det är tre fjärdedelar tillgängliga för återvinning.

Tyvärr har aluminiums energikrävande produktion stora konsekvenser för klimatförändringarna. Vi måste driva aluminiumproduktion med förnybara energikällor och hitta bättre sätt att återvinna denna mest användbara metall.

För att väcka tankar kring aluminium och dess energibehov, samarbetade jag med designern Kyoko Hashimoto för att producera nya designverk med aluminium. Dessa speglar och vaser visas för närvarande som en del av National Gallery of Victorias utställning Sampling the Future.

Som kritiska designers hoppas vi kunna kommunicera avfallsproblemet som skapas genom att blanda aluminium till oåtervinningsbara kompositer, och omforma uppfattningen om metallens värde, som har minskat sedan dess upptäckt.

Från ädelmetall till vanliga engångsartiklar

När aluminium först utvanns och renades var det dyrare än guld. Napoleon III lät göra sin sons babyskalla av aluminium. År 1884, som den mest exotiska metallen på sin tid, användes den för pyramidlocket på Washington-monumentet.

Nu är aluminium rikligt och billigt. Australien är världens ledande producent av huvudmalmen, bauxit, och vi exporterar det mesta för bearbetning utomlands.

Imponerande stora mängder energi behövs för att bryta metallens täta bindningar från dess oxider. I Australien står tillverkningen av nytt aluminium för 6,5 % av våra utsläpp av växthusgaser. Den intensiva kemiska processen skapar också giftiga biprodukter och föroreningar.

Under de senaste åren har aluminiumproduktion flyttats till länder som Island, med billig och hållbar energi från geotermiska källor.

Tyvärr sker lejonparten av produktionen i länder som Kina, och är ofta beroende av australiensiskt kol. Australien rankas också högt i CO₂-utsläpp från aluminiumoxidraffinering, ett mellanstadium av bearbetningen.

Återvinning av aluminium kräver bara cirka 5 % av energin från smältning, den högsta energibesparingen för återvinning för något större material.

Den globala återvinningsgraden för aluminium varierar från 34 % till 70 %. I Australien är återvinningsgraden för aluminiumförpackningar mellan 44 % och 66 %, men sannolikt lägre för industri- och konsumentprodukter.

Varför återvinner vi inte allt vårt aluminium?

Det finns utrymme för att öka återvinningen, men produktdesign och avfallsströmmar utgör utmaningar.

Till exempel är aluminiumet vi använde i våra konstruktioner nyfräst "5083", en högkvalitativ, korrosionsbeständig magnesiumlegering med spår av mangan och krom. Sådana spårmetaller används för att förbättra styvheten, korrosionsbeständigheten eller svetskapaciteten.

Medan vår leverantör skickar avfall och skrot för återvinning, innebär blandningen av olika legeringar att dessa "nedåtriktas" till produkter av lägre kvalitet. Det mesta av Australiens aluminiumskrot exporteras, så att öka vår lokala återvinning skulle minska utsläppen från frakt av detta skrot till havs.

Det finns förluster i både industri- och konsumentavfallsströmmar, trots ny sorteringsteknik. Magnetiska virvelströmstekniker kan sortera metallföremål från icke-metallföremål och till och med icke-järnmetallföremål från varandra.

Jobbet blir svårare när du stöter på föremål med flera material. Metallfästen som skruvar, nitar och stift, såväl som bundna lim, är ledande orsaker till föroreningar vid aluminiumåtervinning.

Många aluminiumprodukter är också utformade som "monstruösa hybrid"-kompositer med material som inte lätt kan separeras. Kaffekapslar är det mest kända exemplet.

Dessa problem måste åtgärdas vid designstadiet. Sådana problem innebär att aluminium stadigt går förlorat för mänsklig användning och hamnar på soptippen och tillbaka till miljön.

Medan aluminiummalmer lätt finns över hela världen, är metallen konstigt nog frånvarande i biologiska system. Det har haft liten roll i växt- eller djurutvecklingen och biologiskt tillgängligt aluminium kan vara giftigt. Vi vet inte om detta kommer att få långsiktiga konsekvenser i naturen.

Vi uppmärksammade dessa dolda problem i designen av våra "metalloplastiglomerat"-vaser. De gjordes genom att skrynkla och hamra aluminiumplåt runt organisk fiber, plast och mjukt metallavfall.

I dessa arbeten spekulerar vi om vad som kommer att hända med aluminium när det kastas ut från kollapsande städer och förvandlas tillbaka till geologiskt berg i en lång framtid.

Kan vi vara pionjärer för en cirkulär ekonomi med aluminium?

Även när världen kämpar för att avvärja farliga klimatförändringar, beräknas efterfrågan på nytt aluminium fördubblas eller tredubblas till 2050. Om Australiens aluminiumåtervinning förbättras kommer vi sannolikt att fortsätta tillverka nytt aluminium för att möta den ökande internationella efterfrågan.

Australien exporterar det mesta av sitt nya aluminium, trots att våra smältverk är beroende av stora statliga subventioner. Dessa smältverk har använts av politiker för att motivera kraft från fossila bränslen för deras baslastproduktion.

Det här är en furphy. Vattenkraft fungerar också bra med smältverk. Aluminiumproduktion med förnybar energi kan vara motiverad i Australien, om vi kan hantera dess andra miljöpåverkan.

Australien bör också sluta exportera bauxit eller aluminiumoxid till länder med fossilbränsledrivna smältverk.

Det är fullt möjligt att få ett slut på behovet av nytt aluminium. Sedan vi upptäckte metallen har vi producerat omkring 1 miljard ton av den. Cirka 75 % används för närvarande och kan återvinnas när det blir nödvändigt. Att planera för att sluta producera nytt aluminium skulle skapa ett incitament att bättre ta hand om den metall vi har och minska avfallet.

Och även om aluminium är uppskattat som ett lätt och starkt material, finns det andra material med potential att ersätta det, inklusive de som fångar upp kol istället för att släppa ut det.

Att bromsa och så småningom stoppa ny aluminiumproduktion skulle visa hur världens ekonomi kan frodas under avväxt - en kontrollerad produktionsminskning för att hejda klimatförändringarna och fungera inom planetens ekologiska gränser.

Vi övervägde denna idé i designen av våra aluminium- och bauxitspeglar. De innehåller ungefär den mängd aluminium som kan produceras från bauxitstenarna som håller dem. För att kommunicera en känsla av bevarande modifierade vi berget så lite som möjligt. Vi gjorde ett snitt för att exponera dess vackra stenliknande inre struktur, och ett andra för att hålla spegeln.

I våra konstruktioner hoppas vi kunna visa den tekniska skönheten i aluminiumproduktion, såväl som den omsorg med vilken vi bör närma oss den.

Aluminiums unika egenskaper driver en allt större produktion. Men en tillväxt till varje pris-mentalitet för resursutvinning är farlig – särskilt när vi kan använda det vi redan har.