19:56 2024-02-05
science - citeste alte articole pe aceeasi tema
Comentarii Adauga Comentariu
_ Echipa descrie cum se produce oțel „verde” din noroi roșu toxic
_ Echipa descrie cum să produce oțel „verde” din noroi roșu toxic
Producția de aluminiu generează aproximativ 180 de milioane de tone de noroi roșu toxic în fiecare an. Oamenii de știință de la Max-Planck-Institut für Eisenforschung, un centru de cercetare a fierului, au arătat acum cum poate fi produs oțel verde din deșeurile de producție de aluminiu într-un mod relativ simplu. Într-un cuptor cu arc electric similar cu cele utilizate în industria siderurgică de zeci de ani, aceștia transformă oxidul de fier conținut în noroiul roșu în fier folosind plasmă de hidrogen.
Prin acest proces, aproape 700 de milioane de tone de CO2- oțel liber ar putea fi produs din cele 4 miliarde de tone de noroi roșu care s-au acumulat la nivel mondial până în prezent – ceea ce corespunde unei bune treimi din producția anuală de oțel la nivel mondial. După cum arată echipa Max Planck, procesul ar fi, de asemenea, viabil din punct de vedere economic.
Conform previziunilor, cererea de oțel și aluminiu va crește cu până la 60% până în 2050. Cu toate acestea, producția convențională a acestor metale are o impact considerabil asupra mediului. Opt procente din emisiile globale de CO2 provin din industria siderurgică, ceea ce face din aceasta sectorul cu cele mai mari emisii de gaze cu efect de seră. Între timp, industria aluminiului produce în fiecare an în jur de 180 de milioane de tone de noroi roșu, care este foarte alcalin și conține urme de metale grele precum cromul.
În Australia, Brazilia și China, printre altele, aceste deșeuri sunt la cel mai bine se usucă și se aruncă în gropi de gunoi gigantice, ceea ce duce la costuri ridicate de procesare. Când plouă abundent, noroiul roșu este adesea spălat din groapa de gunoi, iar când se usucă, vântul îl poate arunca în mediu sub formă de praf.
În plus, noroiul roșu foarte alcalin corodează betonul pereții gropilor de gunoi, ducând la scurgeri de noroi roșu care au declanșat deja dezastre ecologice în mai multe rânduri, de exemplu în China în 2012 și în Ungaria în 2010. În plus, cantități mari de noroi roșu sunt, de asemenea, pur și simplu eliminate în natură.
Potențial de economisire a 1,5 miliarde de tone de CO2 în industria siderurgică
„Procesul nostru ar putea rezolva simultan problema deșeurilor din producția de aluminiu și ar putea îmbunătăți amprenta de carbon a industriei siderurgice”, spune Matic Jovičevič-Klug , care a jucat un rol cheie în munca ca om de știință la Max-Planck-Institut für Eisenforschung. Într-un studiu publicat în revista Nature, echipa arată cum noroiul roșu poate fi utilizat ca materie primă în industria siderurgică. Acest lucru se datorează faptului că deșeurile din producția de aluminiu constă în până la 60% oxid de fier.
Oamenii de știință Max Planck topesc noroiul roșu într-un cuptor cu arc electric și reduc simultan oxidul de fier conținut în fier folosind o plasmă care contine 10% hidrogen. Transformarea, cunoscută în jargonul tehnic ca reducere cu plasmă, durează doar zece minute, timp în care fierul lichid se separă de oxizii lichizi și poate fi apoi extras cu ușurință. Fierul este atât de pur încât poate fi procesat direct în oțel.
Oxizii metalici rămași nu mai sunt corozivi și se solidifică la răcire pentru a forma un material asemănător sticlei care poate fi folosit ca material de umplutură în industria construcțiilor, de exemplu. Alte grupuri de cercetare au produs fier din noroi roșu folosind o abordare similară cu cocs, dar aceasta produce fier foarte contaminat și cantități mari de CO2. Utilizarea hidrogenului verde ca agent reducător evită aceste emisii de gaze cu efect de seră.
„Dacă hidrogenul verde ar fi folosit pentru a produce fier din cele 4 miliarde de tone de noroi roșu care au fost generate până în prezent în producția globală de aluminiu, industria siderurgică ar putea economisi aproape 1,5 miliarde de tone de CO2”, spune Isnaldi Souza Filho, liderul grupului de cercetare la Max-Planck-Institut für Eisenforschung.
Metalele grele din noroiul roșu pot fi, de asemenea, practic neutralizate folosind acest proces. „După reducere, am detectat crom în fier”, spune Jovičevič-Klug. „Este probabil ca și alte metale grele și prețioase să intre în fier sau într-o zonă separată. Acesta este un lucru pe care îl vom investiga în studii ulterioare. Metalele valoroase ar putea fi apoi separate și reutilizate.”
În plus, grele. metalele care rămân în oxizii metalici sunt ferm legate în ei și nu mai pot fi spălate cu apă, așa cum se poate întâmpla cu noroiul roșu.
Cu toate acestea, producerea fierului din noroi roșu folosind direct hidrogenul nu numai că aduce beneficii mediu de două ori peste; se plătește și din punct de vedere economic, așa cum a demonstrat echipa de cercetare într-o analiză a costurilor. Cu hidrogen și un amestec de energie electrică pentru cuptorul cu arc electric din surse doar parțial regenerabile, procesul merită, dacă noroiul roșu conține 50% oxid de fier sau mai mult.
Dacă costurile pentru eliminarea roșii sunt de asemenea luate în considerare noroiul, doar 35% oxid de fier este suficient pentru a face procesul economic. Cu hidrogenul verde și electricitatea, la costurile de astăzi — ținând cont și de costul depozitării noroiului roșu — este necesară o proporție de 30 până la 40% oxid de fier pentru ca fierul rezultat să fie competitiv pe piață.
„Sunt estimări conservatoare, deoarece costurile pentru eliminarea noroiului roșu sunt probabil calculate destul de mici”, spune Isnaldi Souza Filho. Și există un alt avantaj din punct de vedere practic: cuptoarele cu arc electric sunt utilizate pe scară largă în industria metalelor, inclusiv în topitorii de aluminiu, deoarece sunt folosite pentru a topi fier vechi. În multe cazuri, industria ar trebui, prin urmare, să investească doar puțin pentru a deveni mai durabilă.
„A fost important pentru noi să luăm în considerare și aspectele economice în studiul nostru”, spune Dierk Raabe, director la Max. -Planck-Institut für Eisenforschung. „Acum rămâne la latitudinea industriei să decidă dacă va utiliza reducerea cu plasmă a nămolului roșu la fier.”
Comentarii:
Adauga Comentariu