Ερευνητές επινόησαν έναν οικονομικά βιώσιμο τρόπο για τη μείωση των περιβαλλοντικών επιπτώσεων τόσο της βιομηχανίας χάλυβα όσο και αλουμινίου, χρησιμοποιώντας υδρογόνο για την τήξη τοξικών καταλοίπων βωξίτων (ερυθρά ιλύς), τα οποία προκύπτουν από την παραγωγή αλουμινίου, με σκοπό την παραγωγή πράσινου χάλυβα, μέσα σε μόνο 10 λεπτά.
Η βιομηχανία αλουμινίου παράγει περίπου 198 εκατομμύρια τόνους καταλοίπων βωξίτη ετησίως, τα οποία είναι εξαιρετικά διαβρωτικά, έχουν υψηλή αλκαλικότητα και περιεκτικότητα σε τοξικά βαρέα μέταλλα. Σε χώρες όπως η Αυστραλία, η Κίνα και η Βραζιλία, τα κατάλοιπα βωξίτη συνήθως απορρίπτονται σε γιγάντιες λίμνες τελμάτων με υψηλό κόστος διαχείρισης. Η βιομηχανία χάλυβα είναι εξίσου επιζήμια για το περιβάλλον, υπεύθυνη για το 8% των παγκόσμιων εκπομπών διοξειδίου του άνθρακα. Ωστόσο, η ζήτηση για χάλυβα και αλουμίνιο προβλέπεται να αυξηθεί έως και 60% έως το 2050.
Επιστήμονες από το Max-Planck-Institut für Eisenforschung της Γερμανίας, ένα κέντρο έρευνας σιδήρου, μπορεί να έχουν μια λύση για να μετατρέψουν το τοξικό υποπροϊόν της παραγωγής αλουμινίου σε πράσινο χάλυβα.
«Η διαδικασία μας θα μπορούσενα λύσει το πρόβλημα των αποβλήτων της παραγωγής αλουμινίου και να βελτιώσει το αποτύπωμα άνθρακα της βιομηχανίας χάλυβα ταυτόχρονα», δήλωσε ο Matic Jovičević-Klug, επικεφαλής συγγραφέας της μελέτης.
Τα κατάλοιπα βωξίτη αποτελούνται από έως και 60% οξείδιο του σιδήρου. Η τήξη των καταλοίπων σε μία ηλεκτρική κάμινο τόξου χρησιμοποιώντας πλάσμα που περιέχει 10% υδρογόνο, ανάγει τα οξείδια του σιδήρου σε σίδηρο μέσα σε λιγότερο από 10 λεπτά. Ο σίδηρος που παράγεται έχει υψηλή καθαρότητα και, σύμφωνα με τους ερευνητές, μπορεί να μεταποιηθεί απευθείας σε χάλυβα. Επιπλέον, τα μη διαβρωτικά μεταλλικά οξείδια στερεοποιούνται κατά την ψύξη και μπορούν να μετατραπούν σε ένα υλικό που μοιάζει με γυαλί, το οποίο θα μπορούσε να χρησιμοποιηθεί ως υλικό πλήρωσης στην κατασκευαστική βιομηχανία.
Και άλλοι ερευνητές έχουν παράγει σίδηρο από κατάλοιπα βωξίτη χρησιμοποιώντας παρόμοια προσέγγιση, αλλά με τη χρήση οπτάνθρακα. Ωστόσο, η συγκεκριμένη μέθοδος έχει ως αποτέλεσμα σίδηρο με υψηλά ποσοστά προσμίξεων, ενώ εκπέμπει μεγάλες ποσότητες διοξειδίου του άνθρακα. Η προσέγγιση που υιοθετήθηκε στη νέα μελέτη, με τη χρήση πράσινου υδρογόνου ως αναγωγικό παράγοντα, ελαχιστοποιεί τις εκπομπές αερίων του θερμοκηπίου.
«Εάν το πράσινο υδρογόνο χρησιμοποιηθεί για την παραγωγή σιδήρου, από τα τέσσερα δισεκατομμύρια τόνους καταλοίπων βωξίτη που έχουν παραχθεί από την παγκόσμια παραγωγή αλουμινίου μέχρι σήμερα, η βιομηχανία χάλυβα θα μπορούσε να εξοικονομήσει σχεδόν 1,5 δισεκατομμύριο τόνους CO2», δήλωσε ο Isnaldi Souza Filho, ερευνητής που συμμετείχε στη μελέτη.
Τα τοξικά βαρέα μέταλλα που βρέθηκαν αρχικά στα κατάλοιπα βωξίτη «εξουδετερώνονται αποτελεσματικά» χρησιμοποιώντας αυτή τη διαδικασία. Τυχόν βαρέα μέταλλα που παραμένουν είναι σταθερά συνδεδεμένα με τα μεταλλικά οξείδια και δεν μπορούν να εκπλυθούν με νερό, όπως μπορεί να συμβεί με τα κατάλοιπα βωξίτη που απορρίπτονται σε λίμνες τελμάτων.
«Μετά τη αναγωγή, εντοπίσαμε χρώμιο στο σίδηρο», είπε ο Jovičević-Klug. «Άλλα βαρέα και πολύτιμα μέταλλα είναι επίσης πιθανό να υπάρχουν ως προσμίξεις στο σίδηρο ή σε άλλη μορφή. Αυτό είναι κάτι που θα διερευνήσουμε σε περαιτέρω μελέτες. Κάποια πολύτιμα μέταλλα θα μπορούσαν στη συνέχεια να διαχωριστούν και να επαναχρησιμοποιηθούν».
Οι ερευνητές υποστηρίζουν ότι η απευθείας παραγωγή σιδήρου από κατάλοιπα βωξίτη με χρήση πράσινου υδρογόνου ωφελεί το περιβάλλον και είναι οικονομικά συμφέρουσα. Βάσει των υπολογισμών τους, εάν τα κατάλοιπα βωξίτη περιέχουν 35% οξείδιο του σιδήρου, αυτό είναι αρκετό για να καταστεί η διαδικασία οικονομικά βιώσιμη. Υπολογίζοντας το κόστος του πράσινου υδρογόνου και ηλεκτρικής ενέργειας για την τροφοδοσία της ηλεκτρικής καμίνου τόξου στις σημερινές τιμές και συμπεριλαμβανομένου του κόστους διαχείρισης των καταλοίπων βωξίτη, μια αναλογία 30% έως 40% σε οξείδιο του σιδήρου στα κατάλοιπα, θα ήταν αρκετή για να είναι οικονομικά ανταγωνιστικός ο σίδηρος που προκύπτει από τη διαδικασία.
«Πρόκειται για συντηρητικές εκτιμήσεις, διότι το κόστος για την απόρριψη των καταλοίπων βωξίτη υπολογίζεται πιθανώς χαμηλότερα από το τι ισχύει πραγματικά», δήλωσε ο Souza Filho.
Επιπλέον, οι ηλεκτρικές κάμινοι τόξου χρησιμοποιούνται ευρέως στη βιομηχανία μετάλλων και ειδικά του αλουμινίου, κάτι που θα απαιτούσε από τις βιομηχανίες να κάνουν μόνο περιορισμένες επενδύσεις για να γίνουν πιο βιώσιμες.
«Ήταν σημαντικό για εμάς να λάβουμε υπόψη και τις οικονομικές πτυχές στη μελέτη μας», δήλωσε ο Dierk Raabe, συνσυγγραφέας της μελέτης. «Τώρα εναπόκειται στη βιομηχανία να αποφασίσει εάν θα χρησιμοποιήσει την αναγωγή μέσω πλάσματος των καταλοίπων βωξίτη με σκοπό την παραγωγή σιδήρου».
Με πληροφορίες από newatlas.com
