Исследователи из Института исследования железа им. Макса Планка в Германии предложили экологически выгодный способ одновременно решить проблемы алюминиевой и сталелитейной промышленности. Их метод позволяет за 10 минут перерабатывать токсичные "красные шламы", побочный продукт производства алюминия, в "зеленую" сталь.
Ядовитая грязь
Красные шламы, остающиеся после добычи алюминия, являются серьезной экологической проблемой. Они обладают высокой щелочностью, содержат токсичные тяжелые металлы и ежегодно образуются в объеме около 198 миллионов тонн. Утилизация шламов обычно осуществляется дорогостоящим захоронением на огромных свалках.
Сталелитейная промышленность также наносит значительный ущерб окружающей среде, генерируя 8% мировых выбросов CO2. При этом спрос на сталь и алюминий к 2050 году увеличится на 60%.
Новое исследование предлагает задействовать "красные шламы" во благо.
Как это работает?
Разработанный метод плазменного восстановления позволяет извлекать из шламов до 60% оксида железа, превращая их в чистое железо, готовое к переработке в сталь. Процесс занимает всего 10 минут и не выделяет вредных газов, в отличие от традиционных методов с использованием кокса.
Кроме того, плазменное восстановление нейтрализует тяжелые металлы, делая их безопасными для окружающей среды. Более того, побочные продукты процесса - оксиды металлов - превращаются в стекловидный материал, пригодный для использования в строительстве.
По оценкам исследователей, использование зеленого водорода для переработки накопленных 4 миллиардов тонн красных шламов могло бы сэкономить сталелитейной промышленности почти 1,5 миллиарда тонн CO2.
Экономическая выгода также является преимуществом нового метода. Согласно расчетам ученых, при содержании в шламе 35% оксида железа процесс становится экономически целесообразным. С учетом текущих цен на электроэнергию и водород, а также стоимости хранения шламов, для конкурентоспособности получаемого железа требуется содержание оксида железа в пределах 30-40%.
Исследователи отмечают, что их оценки консервативны, поскольку реальные затраты на утилизацию шламов, скорее всего, выше. Кроме того, для внедрения технологии не потребуется существенных изменений в существующих электродуговых печах, широко используемых в металлургической промышленности.
Это открытие стало важным шагом на пути к устойчивому производству стали и алюминия. Теперь перед отраслью стоит задача оценить его потенциал и решить, станет ли плазменное восстановление красных шламов новой реальностью металлургической промышленности.
Исследование опубликовано в журнале Nature.
