«Зеленая» сталь

Производство стали — один из наиболее энергоемких индустриальных процессов, который, ко всему прочему, является основным источником всего объема мировых парниковых газов. Ежегодно в мире производится около 1,5 миллиардов тонн стали. Чрезвычайно горячие котлы, в которых делают сталь, становятся причиной 5% всех мировых выбросов парниковых газов. Во время производства одной тонны стали генерируется около 2 тонн углекислого газа.

Для решения этих проблем исследователи из Массачусетского Технологического Института (MIT) разработали новый процесс, позволяющий в значительной мере сократить выбросы парниковых газов, связанных с производством стали. Также новая разработка позволит сократить стоимость и улучшить чистоту/качество стали.

Всем известно, что металлургия неразрывно ассоциируется с разрушением и загрязнением окружающей среды. Большинство вырубленных лесов стали источником энергии для этой отрасли. Хотя в настоящее время для сжигания используется ископаемое топливо, в прошлом дерево было основным источником тепла для производства металла.

В современном мире сталь производится в первую очередь при помощи нагрева оксида железа и пропускании через него углерода. Вследствие этих процессов, как побочный продукт, производится диоксид углерода.

В новой технологии от ученых из MIT применен новый подход – исследователи совместили процесс электролиза расплавленного оксида с разумным использованием сплава железа и хрома.

Интересно, что новая технология появилась благодаря NASA, сотрудники которой пытались изучить возможные пути производства кислорода на Луне. В процессе этой работы, при использовании электролиза расплавленных оксидов в создании кислорода из оксида железа в лунной почве, сталь была получена как побочный продукт. Однако в исследованиях NASA был существенный недостаток – необходимость применения дорогостоящих анодов из иридия. Именно на этапе решения этой проблемы появилась идея использования сплава хрома и железа. Этот сплав способен заменить иридий в процессе электролиза расплавленных оксидов и уменьшить общую стоимость технологии.

Поиск этого материала занял время. «Это была сложная проблема», говорит Donald Sadoway, профессор химии материалов в MIT и главный автор статьи. «Бак с расплавленным оксидом железа, который должен поддерживать температуру в 1600 градусов Цельсия, — действительно очень агрессивная среда. Процесс плавки также чрезвычайно агрессивен. Кислород быстро разрушает металл».

Нам был нужен сплав, который «естественно образует тонкую пленку металлического оксида на своей поверхности: достаточно толстый для предотвращения дальнейшего разрушения кислородом, и достаточно тонкий, чтобы свободно пропускать электрический ток». И сплав хрома с железом выполнил эти требования.

Новая технология не только сокращает выбросы углерода, но и подходит для фабрик малого масштаба. Кроме возможности получения стали высокого качества, процесс может быть адаптирован для производства ряда других металлов и сплавов.

Источник “ScienceReview”