Отпад из рударства алуминијума може бити извор зеленог челика

Минерали који чине основу савременог друштва такође изазивају низ проблема. Одвајање метала које желимо од других метала често је енергетски интензивно и може оставити велике количине токсичног отпада. Добивање у чистом облику често може захтевати други и значајан унос енергије, што повећава повезане емисије угљеника.

Тим истраживача из Немачке је сада смислио како да се носи са неким од ових проблема за одређену класу рударског отпада који настаје током производње алуминијума. Њихов метод се ослања на водоник и електричну енергију, који се могу добити из обновљивих извора енергије и извлачења гвожђа и евентуално других метала из отпада. Оно што остане може и даље бити токсично, али није штетно за животну средину.

Изађи из блата

Први корак у производњи алуминијума је да се изолује алуминијум оксид од других материјала у руди. Ово оставља иза себе супстанцу познату као црвена глина; Процењује се да се годишње произведе око 200 милиона тона. Иако црвена боја потиче од присутних оксида гвожђа, она садржи многе друге супстанце, од којих неке могу бити токсичне. Процес изоловања алуминијум оксида оставља материјал са врло базним пХ.

Све ове карактеристике значе да се црвена глина генерално не може (или барем не треба) вратити у животну средину. Углавном се држи у језерцима за задржавање, за које се глобално процењује да садрже 4 милијарде тона црвене глине, а неколико је изолационих језера експлодирало током година.

Оксиди гвожђа могу чинити више од половине тежине црвене глине на неким локацијама, што га чини добрим извором гвожђа. Традиционалне методе су прерађивале руде гвожђа тако што су реаговале са угљеником, ослобађајући угљен-диоксид. Али било је напора да се развије производња „зеленог челика“ у којој је овај корак замењен реакцијом са водоником, остављајући воду као примарни нуспроизвод. Пошто се водоник може произвести из воде коришћењем обновљиве електричне енергије, ово има потенцијал да елиминише већи део емисија угљеника повезаних са производњом гвожђа.

Немачки тим је одлучио да тестира методу производње зеленог челика на црвеној глини. Загрејали су неке материјале унутра Електрична лучна пећ Под атмосфером која је углавном била аргон (који ни са чим не реагује) и водоник (10 одсто смеше).

Испумпавање (испумпавање) гвожђа

Реакција је била изузетно брза. У року од неколико минута у смеши су почеле да се појављују металне гвожђе нодуле. Производња гвожђа је углавном завршена за око 10 минута. Гвожђе је било изузетно чисто, са око 98 тежинских процената материјала у нодулима гвожђе.

Започела је процес са узорком црвене глине од 15 грама, а затим га смањила на 8,8 грама, колико је кисеоника у материјалу отпуштено као вода. (Вреди напоменути да се ова вода може поново рециклирати да би се произвео водоник, затварајући круг на овом аспекту процеса.) Од 8,8 грама, око 2,6 (30 процената) је било у облику гвожђа.

Истраживање је открило да су се у смеши формирали и мали комади релативно чистог титанијума. Стога, постоји могућност да се ово искористи за производњу додатних метала, иако процес вероватно треба побољшати да би се повећала производња било чега осим гвожђа.

Добра вест је да после тога нема много црвене глине о којој би требало да бринете. У зависности од извора оригиналне руде која садржи алуминијум, нешто од тога може укључивати релативно високе концентрације вредних материјала, као што су ретки земни метали. Лоша страна је што ће сви токсини у оригиналној сировини бити знатно концентрисанији.

Као мали плус, процес такође неутралише пХ преосталог остатка. Дакле, то је барем једна ствар мање за бригу.

Лоша страна је што је процес невероватно енергетски интензиван, како у производњи потребног водоника, тако иу раду лучне пећи. Цена те енергије економски отежава ствари. Ово је делимично надокнађено нижим трошковима прераде, пошто је руда већ добијена и релативно је високе чистоће.

Али главна карактеристика овога је изузетно ниске емисије угљеника. Тренутно не постоји цена за ове производе у већини земаља, што знатно отежава економичност овог процеса.

Природа, 2024. ДОИ: 10.1038/с41586-023-06901-з (О дигиталним ИД-овима).