Los investigadores han ideado una forma económicamente viable de reducir el impacto ambiental de las industrias del acero y del aluminio mediante el uso de hidrógeno para fundir el lodo rojo tóxico que queda de la producción de aluminio y producir acero verde en unos 10 minutos.
La industria del aluminio produce alrededor de 198 millones de toneladas (180 millones de toneladas) de residuos de bauxita al año, el «lodo rojo», que es extremadamente corrosivo porque tiene una alta alcalinidad y es rico en metales pesados tóxicos. En países como Australia, China y Brasil, el lodo rojo sobrante suele ser eliminado en gigantescos vertederos, con elevados costes de procesamiento. La industria del acero es igualmente dañina para el medio ambiente y es responsable del 8% de las emisiones mundiales de dióxido de carbono. Sin embargo, se prevé que la demanda de acero y aluminio aumentará hasta un 60% para 2050.
Sin embargo, los científicos del Max-Planck-Institut für Eisenforschung, Alemania, un centro de investigación del hierro, pueden tener una solución para convertir el subproducto tóxico del lodo rojo que queda de la producción de aluminio en acero verde.
«Nuestro proceso podría resolver simultáneamente el problema de los residuos de la producción de aluminio y mejorar la huella de carbono de la industria del acero», afirmó Matic Jovičević-Klug, autor principal del estudio.
El lodo rojo se compone de hasta un 60% de óxido de hierro. Derretir el lodo en un horno de arco eléctrico utilizando un plasma que contiene un 10% de hidrógeno lo reduce a hierro líquido y óxidos líquidos, lo que permite extraer el hierro fácilmente. La técnica de reducción con plasma tarda 10 minutos y produce hierro tan puro, dicen los investigadores, que puede procesarse directamente para obtener acero. Y los óxidos metálicos que ya no son corrosivos se solidifican al enfriarse, por lo que pueden transformarse en un material similar al vidrio que podría usarse como material de relleno en la industria de la construcción.
Otros investigadores han producido hierro a partir de lodo rojo utilizando un enfoque similar, pero con coque; sin embargo, produce hierro muy contaminado y grandes cantidades de dióxido de carbono. El enfoque adoptado en el nuevo estudio, que utiliza hidrógeno verde como agente reductor, evita estas emisiones de gases de efecto invernadero.
«Si se utilizara hidrógeno verde para producir hierro a partir de los cuatro mil millones de toneladas de lodo rojo que se han generado en la producción mundial de aluminio hasta la fecha, la industria del acero podría ahorrar casi 1,5 mil millones de toneladas de CO2», dijo Isnaldi Souza Filho, autor correspondiente de el estudio.
Los metales pesados tóxicos que se encontraban originalmente en el lodo rojo se “prácticamente neutralizan” mediante este proceso. Los metales pesados que quedan están firmemente unidos dentro de los óxidos metálicos y no pueden eliminarse con agua, como puede suceder con el lodo rojo que se deja en un vertedero.
«Después de la reducción, detectamos cromo en el hierro», dijo Jovičević-Klug. “Es probable que otros metales pesados y preciosos también vayan al hierro o a una zona separada. Eso es algo que investigaremos en futuros estudios. De esta forma, los metales valiosos podrían separarse y reutilizarse”.
Los investigadores dicen que producir hierro a partir de lodo rojo utilizando directamente hidrógeno verde beneficia al medio ambiente «el doble» y es económicamente beneficioso. Según sus cálculos, si el lodo rojo contiene un 35% de óxido de hierro, esto es suficiente para que el proceso sea económico. costo del hidrógeno verde y la electricidad para alimentar el horno de arco a los precios actuales e incluyendo el costo de verter el lodo rojo en vertederos, se necesitaría una proporción del 30% al 40% de óxido de hierro en el lodo para que el hierro resultante fuera competitivo en el mercado. .
“Se trata de estimaciones conservadoras porque los costos de eliminación del lodo rojo probablemente se calculan bastante bajos”, afirmó Souza Filho.
Además, los hornos de arco eléctrico se utilizan ampliamente en la industria del metal –incluidas las fundiciones de aluminio–, lo que requeriría que las industrias hicieran sólo inversiones limitadas para volverse más sostenibles.
«Para nosotros era importante considerar también los aspectos económicos en nuestro estudio», afirmó Dierk Raabe, coautor del estudio. «Ahora le corresponde a la industria decidir si utilizará la reducción con plasma de lodo rojo a hierro».
El estudio fue publicado en la revista Naturaleza.
Fuente: Sociedad Max Planck
