Od toksičnog nusproizvoda do zelenog čelika za samo deset minuta

Proces zasnovan na tehnici redukcije plazme mogao bi da reši problem otpada iz proizvodnje aluminijuma, ali i da poboljša ugljenični otisak industrije čelika.

Istraživači u Nemačkoj nedavno su osmislili održiv način smanjenja ekološkog uticaja kako industrije čelika, tako i industrije aluminijuma, a kroz korišćenje vodonika za topljenje toksičnog crvenog mulja koji ostaje kao nusproizvod proizvodnje aluminijuma, kako bi se na kraju za oko samo deset minuta proizveo „zeleni“ čelik.

Industrija aluminijuma proizvodi oko 198 miliona tona boksitnog ostatka – „crvenog mulja“ – godišnje, koji je izuzetno korozivan jer ima visoku alkalnost i bogat je toksičnim teškim metalima. U zemljama poput Australije, Kine i Brazila preostali crveni mulj se obično odlaže na gigantske deponije, a sve je praćeno visokim troškovima prerade.

A iako je i industrija čelika podjednako štetna po životnu sredinu i odgovorna je za 8% globalnih emisija ugljen-dioksida, predviđanja govore da će potražnja za čelikom i aluminijumom porasti do 60% do 2050. godine.

Pročitajte još na Gradnja.rs:

• 2u1: Ovaj inovativni tretman čini legure čelika i čvršćim i fleksibilnijim

Jedno rešenje za dva problema

Međutim, naučnici iz Maks Plank Instituta za istraživanje gvožđa u Dizeldorfu možda imaju rešenje kako toksični nusproizvod nastao nakon proizvodnje aluminijuma pretvoriti u ekološki čelik.

„Naš proces istovremeno bi mogao da reši problem otpada iz proizvodnje aluminijuma i da poboljša ugljenični otisak industrije čelika“, rekao je za New Atlas Matic Jovičević-Klug, vodeći autor studije.

Crveni mulj se sastoji od 60% oksida gvožđa. Topljenje mulja u električnoj lučnoj peći, koristeći plazmu koja sadrži 10% vodonika, pretvara ga u tečno gvožđe i tečne okside, omogućavajući lako izdvajanje gvožđa.

Pristupom koji je korišćen u studiji, gde je vodonik korišćen kao redukciono sredstvo, izbegavaju se emisije gasova sa efektom staklene bašte.

Tehnika redukcije plazme traje deset minuta i proizvodi gvožđe takve čistine da se, kako kažu istraživači, može direktno obraditi u čelik. Takođe, metalni oksidi, koji više nisu korozivni, stvrdnjavaju se pri hlađenju pa se mogu pretvoriti u staklasti materijal koji bi mogao biti korišćen kao materijal za ispunu u građevinskoj industriji.

I drugi istraživači su proizveli gvožđe iz crvenog mulja na sličan način, uz upotrebu koksa, ali je to rezultiralo visoko kontaminiranim gvožđem i velikim količinama ugljen dioksida. Pristupom koji je korišćen u novoj studiji, gde je vodonik korišćen kao redukciono sredstvo, izbegavaju se ove emisije gasova sa efektom staklene bašte.

„Ako bi se zeleni vodonik koristio za proizvodnju gvožđa iz četiri milijarde tona crvenog mulja koji su generisani u globalnoj proizvodnji aluminijuma do danas, industrija čelika mogla i da uštedi oko 1,5 milijardi tona CO2“ – dodao je Jovičević-Klug.

Sada je na industriji da odluči

Toksični, teški metali koji su se prvobitno nalazili u crvenom mulju „praktično su neutralisani“ ovim procesom. Bilo koji teški metali koji ostanu čvrsto su vezani unutar metalnih oksida i ne mogu se isprati vodom, kao što se to može dogoditi sa crvenim muljem na deponiji.

Istraživači tvrde da proizvodnja gvožđa iz crvenog mulja direktno, a korišćenjem zelenog vodonika, ima dvostruku korist za životnu sredinu, a i ekonomski je isplativa. Prema njihovim proračunima, ako crveni mulj sadrži 35% oksida gvožđa, to je sasvim dovoljno da proces bude ekonomski isplativ.

Uzimajući u obzir cenu zelenog vodonika i električne energije potrebne za rad lučne peći po današnjim cenama, a razmatrajući i troškove deponovanja crvenog mulja, od 30% do 40% oksida gvožđa u mulju bi bila potrebna da bi dobijeno gvožđe bilo konkurentno na tržištu.

„Bilo je važno da razmotrimo i ekonomske aspekte u našoj studiji. Sada je na industriji da odluči hoće li koristiti plazma redukciju crvenog mulja u gvožđe“, rekao je na kraju Dirk Rabe, koautor studije.