Ekologiczna produkcja stali

Konwencjonalna produkcja stali może być wiodącym przemysłowym źródłem gazów cieplarnianych na świecie. Ale nowy proces opracowany przez naukowców z MIT może to wszystko zmienić – i wyprodukować mocniejszą (i ostatecznie tańszą) stal.

Antoine Allanore (z lewej) i Donald Sadoway

Światowa produkcja stali wynosi obecnie około 1,5 miliarda ton rocznie, a każda wyprodukowana tona generuje prawie dwie tony dwutlenku węgla, zgodnie z danymi branżowymi. Stanowi to około 5 procent światowych emisji gazów cieplarnianych.

Pomysł na nową metodę, opracowaną przez profesora chemii materiałowej Donalda Sadoway'a, adiunkta metalurgii Antoine'a Allanore'a i doktora Lan Yin '12, zrodził się, gdy Sadoway otrzymał grant od NASA na poszukiwanie sposobów wytwarzania tlenu na Księżycu — kluczowy krok w kierunku przyszłych baz księżycowych. Odkrył, że wynaleziony przez niego proces zwany elektrolizą stopionego tlenku może wykorzystywać tlenek żelaza z gleby księżycowej do wytwarzania obfitości tlenu.

Ta metoda wykorzystywała anodę irydową, ale ponieważ iryd jest drogi, a dostawy są ograniczone, nie jest to opłacalne podejście do masowej produkcji stali na Ziemi. Znalezienie alternatywy nie było łatwe, ponieważ stopiony tlenek żelaza o temperaturze około 1600 °C jest naprawdę trudnym środowiskiem, wyjaśnia Sadoway. Stop jest niezwykle agresywny. Tlen szybko atakuje metal.

Ale Allanore udało się rozwiązać problem. Odpowiedzią był stop, który naturalnie tworzy cienką warstwę tlenku metalicznego na swojej powierzchni – wystarczająco grubą, aby zapobiec dalszemu atakowi tlenu, ale wystarczająco cienkiej, aby prąd elektryczny mógł przez nią swobodnie przepływać. Składniki stopu, żelazo i chrom, są obfite i tanie, mówi Sadoway.

Oprócz braku emisji innych niż czysty tlen, proces ten nadaje się do mniejszych fabryk. Konwencjonalne huty są opłacalne tylko wtedy, gdy są w stanie wyprodukować miliony ton stali rocznie, ale ten nowy proces może być opłacalny przy produkcji kilkuset tysięcy ton rocznie, mówi.

W procesie tym uzyskuje się również metal o wyjątkowej czystości, mówi Sadoway. Może być również przystosowany do bezwęglowej produkcji innych metali i stopów, w tym niklu, tytanu i żelazomanganu.

Technologia jest wciąż na skalę laboratoryjną, ale Sadoway, Allanore i były student założyli firmę, aby opracować opłacalną komercyjnie prototypową fabrykę. Spodziewają się, że projektowanie, budowa i testowanie takiego obiektu może zająć około trzech lat.

ukryć