Παρόλο που τα μέταλλα αποτελούν το θεμέλιο της σύγχρονης κοινωνίας προκαλούν επίσης μια σειρά περιβαλλοντικών προβλημάτων κατά τη διαδικασία παραγωγής τους όπως επίσης και σημαντικές ανάγκες εισροής ενέργειας οι οποίες αυξάνουν τις εκπομπές άνθρακα. Ομάδα επιστημόνων στο Max-Planck-Institut für Eisenforschung, ένα ερευνητικό κέντρο για το σίδηρο, προτείνουν έναν σχετικά απλό τρόπο παραγωγής πράσινου χάλυβα από απόβλητα παραγωγής αλουμινίου.
Η ομάδα των ερευνητών θεωρεί πως έχει ανακαλύψει τον τρόπο αντιμετώπισης συγκεκριμένης κατηγορίας εξορυκτικών αποβλήτων που προκύπτουν κατά την παραγωγή αλουμινίου. Σε δημοσίευση τους στο επιστημονικό περιοδικό Nature. Η μέθοδος τους βασίζεται στο υδρογόνο και την ηλεκτρική ενέργεια, τα οποία μπορούν να προέρχονται από ανανεώσιμες πηγές, ενώ η διαδικασία μπορεί να εξάγει σίδηρο και ενδεχομένως άλλα μέταλλα από αυτά τα απόβλητα. Τα νέα απόβλητα που προκύπτουν ίσως είναι ακόμη τοξικά αλλά είναι σίγουρα λιγότερο επιβλαβή για το περιβάλλον.
Ένα πολύτιμο απόβλητο
Το πρώτο βήμα στην παραγωγή αλουμινίου είναι η απομόνωση του οξειδίου του αλουμινίου (αλουμίνα, Al2O3) από τα άλλα υλικά του μεταλλεύματος, διαδικασία που παράγει ένα απόβλητο γνωστό ως ερυθρά ιλύς (red mud). Υπολογίζεται ότι παράγονται σχεδόν 200 εκατομμύρια τόνοι του συγκεκριμένου αποβλήτου ετησίως. Το απόβλητο διαθέτει ένα πολύ υψηλό pH, το οποίο οφείλεται στην ίδια τη διαδικασία παραγωγής της αλουμίνας, και ενώ το κόκκινο χρώμα του προέρχεται από τα περιεχόμενα οξείδια του σιδήρου, περιέχει επίσης και πολλές άλλες ενώσεις, μερικές από τις οποίες μπορεί να είναι τοξικές.
Λόγω των παραπάνω χαρακτηριστικών της, η ερυθρά ιλύς αποτίθεται σε ειδικά διαμορφωμένους χώρους απόθεσης. Παγκοσμίως, εκτιμάται ότι περίπου 4 δισεκατομμύρια τόνοι ερυθράς ιλύος βρίσκονται σε χώρους απόθεσης με αναμφίβολη την αποτελεσματικότητα αυτών των χώρων όσων αφορά στις διαρροές προς το περιβάλλον.
Οι ερευνητές εστίασαν στο γεγονός ότι τα περιεχόμενα οξείδια του σιδήρου στην ερυθρά ιλύ αποτελούν, κατά μέσο όρο, το μισό βάρος του αποβλήτου, γεγονός που ενδεχομένως το καθιστά καλή πηγή σιδήρου. Οι παραδοσιακές μέθοδοι παραγωγής σιδήρου επεξεργάζονται τα μεταλλεύματα σιδήρου παρουσία άνθρακα και οι αντιδράσεις που λαμβάνουν χώρα οδηγούν στην απελευθέρωση διοξειδίου του άνθρακα.
Οι σύγχρονες προσπάθειες για την ανάπτυξη της παραγωγής «πράσινου χάλυβα» έχουν αντικαταστήσει τον άνθρακα με το υδρογόνο οπότε το παραπροϊόν που παράγεται είναι το, αβλαβές, νερό. Δεδομένου ότι το υδρογόνο μπορεί να παραχθεί από νερό χρησιμοποιώντας ανανεώσιμη ηλεκτρική ενέργεια, η μέθοδος αυτή έχει τη δυνατότητα να εξαλείψει πολλές από τις εκπομπές άνθρακα που σχετίζονται με την παραγωγή σιδήρου.
Η ερευνητική ομάδα από τη Γερμανία αποφάσισε να δοκιμάσει την παραγωγή πράσινου χάλυβα από ερυθρά ιλύ με θέρμανση δειγμάτων ερυθράς ιλύος σε ηλεκτρική κάμινο σε αέρια ατμόσφαιρα με σύσταση 10% υδρογόνο και 90% αργό (ένα ευγενές, μη αντιδραστικό αέριο).
Εξαγωγή σιδήρου
Η αντίδραση ήταν εντυπωσιακά γρήγορη. Η παραγωγή σιδήρου ολοκληρώθηκε σε μεγάλο βαθμό μέσα σε περίπου 10 λεπτά. Ο σίδηρος ήταν εντυπωσιακά καθαρός (περίπου 98%). Ξεκινώντας με ένα δείγμα 15 γραμμαρίων αποβλήτου ερυθράς ιλύος, η διαδικασία μείωσε το βάρος στα 8,8 γραμμάρια, καθώς το μεγαλύτερο μέρος του οξυγόνου στο υλικό απελευθερώθηκε με τη μορφή νερού. Αξίζει να σημειωθεί ότι το παραγόμενο νερό θα μπορούσε να ανακυκλωθεί ξανά στην παραγωγή υδρογόνου. Από αυτά τα 8,8 γραμμάρια, περίπου τα 2,6 (30%) ήταν σίδηρος.
Οι ερευνητές παρατήρησαν επίσης απομόνωση του περιεχόμενου τιτανίου στην ερυθρά ιλύ με την ίδια διαδικασία άρα είναι μεγάλη η πιθανότητα η μέθοδος να μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την παραγωγή επιπλέον μετάλλων, αν και η διαδικασία θα πρέπει πιθανώς να βελτιστοποιηθεί για να επιτευχθούν οικονομικά αποτελέσματα.
Τα καλά νέα είναι ότι απομένει πολύ λιγότερη ερυθρά ιλύς μετά από την ολοκλήρωση της διαδικασίας. Ανάλογα με την πηγή του αρχικού μεταλλεύματος που περιέχει το αλουμίνιο, τα απόβλητα που απομένουν μπορεί να περιλαμβάνουν σχετικά υψηλές συγκεντρώσεις πολύτιμων υλικών, όπως ορυκτά σπάνιων γαιών. Το μειονέκτημα είναι ότι οι συγκεντρώσεις τυχόν τοξικών υλικών στο αρχικό μετάλλευμα θα είναι σημαντικά μεγαλύτερες στο τελικό απόβλητο. Ένα σημαντικό όμως πλεονέκτημα είναι ότι το τελικό απόβλητο δε διαθέτει πλέον υψηλό pH.
Ένα επίσης μειονέκτημα είναι ότι η διαδικασία είναι εξαιρετικά ενεργοβόρα, τόσο για την παραγωγή του απαιτούμενου υδρογόνου όσο και για τη λειτουργία της ηλεκτρικής καμίνου. Μια μικρή αντιστάθμιση προκύπτει από το χαμηλότερο κόστος επεξεργασίας, μίας το μετάλλευμα έχει ήδη ληφθεί και έχει σχετικά υψηλή καθαρότητα.
Ωστόσο, η βασική εστίαση των ερευνητών είναι στις εξαιρετικά χαμηλές εκπομπές άνθρακα, υποστηρίζοντας ότι αυτό το χαρακτηριστικό της μεθόδου τους θα οδηγήσει τελικά σε συνολικά οικονομικά συμφέρουσα επεξεργασία.
Με πληροφορίες από arstechnica.com
