Πηγή Εικόνας: ΑΠΕ-ΜΠΕΤης Έρης Δρίβα
Οι ανάγκες της σύγχρονης κοινωνίας στηρίζονται σε μία σειρά από μέταλλα, η εξόρυξη των οποίων, ωστόσο, μπορεί να προκαλέσει σειρά από προβλήματα, κυρίως στη διαχείριση του περιβάλλοντος. Ο διαχωρισμός των μετάλλων που θέλουμε, από άλλα ορυκτά, είναι συχνά ενεργοβόρος και μπορεί να αφήσει πίσω του μεγάλους όγκους τοξικών αποβλήτων. Η απόκτησή τους σε καθαρή μορφή μπορεί να απαιτήσει μια δεύτερη και σημαντική ενεργοβόρα διαδικασία, αυξάνοντας τις σχετικές εκπομπές άνθρακα.
Ομάδα ερευνητών από την Γερμανία, σύμφωνα με το arstechnica.com βρήκε τον τρόπο να διαχειρίζεται κάποια από αυτά τα προβλήματα για συγκεκριμένη κατηγορία αποβλήτων που δημιουργούνται κατά την παραγωγή αλουμινίου. Η μέθοδός τους βασίζεται στην επεξεργασία των αποβλήτων με τη χρήση υδρογόνου και ηλεκτρισμού, που μπορούν να προέλθουν από ανανεώσιμες πηγές. Παράλληλα, ευνοεί και την εξαγωγή σιδήρου αλλά πιθανότατα και άλλων μετάλλων από τα απόβλητα. Αυτό που απομένει ίσως να είναι ακόμα τοξικό αλλά δεν είναι το ίδιο επιβλαβές για το περιβάλλον.
Το πρώτο βήμα στην παραγωγή αλουμινίου είναι η απομόνωση της αλουμίνας (οξείδιο του αργιλίου) από άλλα υλικά. Η διαδικασία αφήνει πίσω της μία κόκκινη λάσπη. Μάλιστα, εκτιμάται ότι σχεδόν 200εκατ. τόνοι αυτής της κόκκινης λάσπης με υπολείμματα υλικών παράγεται κάθε χρόνο. Κι ενώ το κόκκινο χρώμα οφείλεται στην παρουσία οξειδίου του σιδήρου, υπάρχουν ακόμα αρκετά υλικά μέσα σε αυτή, κάποια από τα οποία μπορεί να είναι τοξικά. Και η διαδικασία της απομόνωσης της αλουμίνας αφήνει το υλικό με ένα πολύ βασικό pH.
Όλα αυτά τα χαρακτηριστικά σημαίνουν ότι η κόκκινη λάσπη γενικά δεν μπορεί (ή τουλάχιστον δεν πρέπει) να επιστρέφεται στο περιβάλλον. Η γενικότερη πρακτική είναι να φυλάσσεται σε περιορισμένους χώρους ανά τον κόσμο, οι οποίοι εκτιμάται ότι φιλοξενούν 4 δισεκατομμύρια τόνους κόκκινης λάσπης, ενώ αρκετοί τέτοιοι χώροι έχουν σκάσει με την πάροδο των ετών.
Τα οξείδια του σιδήρου μπορούν να αντιπροσωπεύουν πάνω από το μισό βάρος της κόκκινης λάσπης σε ορισμένους από τους χώρους αποθήκευσης, καθιστώντας τες, ενδεχομένως, καλή πηγή σιδήρου.
Για την επεξεργασία των μεταλλευμάτων σιδήρου χρησιμοποιείται, παραδοσιακά, η αντίδραση με τον άνθρακα, κάτι που οδηγεί στην απελευθέρωση διοξειδίου. Ωστόσο, έχουν γίνει προσπάθειες για την ανάπτυξη της παραγωγής «πράσινου χάλυβα» στην οποία αυτό το βήμα αντικαθίσταται από μια αντίδραση με υδρογόνο, αφήνοντας το νερό ως το κύριο υποπροϊόν. Δεδομένου ότι το υδρογόνο μπορεί να παραχθεί από νερό χρησιμοποιώντας ανανεώσιμη πηγή ηλεκτρικής ενέργειας, υπάρχει η δυνατότητα να εξαλειφθεί σημαντική ποσότητα εκπομπών άνθρακα που σχετίζονται με την παραγωγή σιδήρου.
Η ομάδα από την Γερμανία αποφάσισε να δοκιμάσει την μέθοδο παραγωγής «πράσινου» σιδήρου από την κόκκινη λάσπη. Θέρμαναν κάποια από τα υλικά χρησιμοποιώντας κατά κύριο λόγο Αργό και 10% υδρογόνο.
Η αντίδραση ήταν απίστευτα άμεση. Μέσα σε μερικά λεπτά, άρχισαν να εμφανίζονται οζίδια σιδήρου στο μείγμα. Η παραγωγή σιδήρου ολοκληρώθηκε σε πολύ μεγάλο ποσοστό μέσα σε 10 λεπτά. Ο σίδηρος ήταν εξόχως καθαρός, καθώς τα οζίδια του σιδήρου αντιστοιχούσαν στο περίπου 98% του βάρους του μετάλλου.
Το δείγμα λάσπης των 15 γραμμαρίων μειώθηκε μέσα από αυτή τη διαδικασία στα 8,8 γραμμάρια, καθώς το περισσότερο οξυγόνο από το υλικό απελευθερώθηκε με τη μορφή νερού, ενώ από τα 8,8 γραμμάρια περίπου το 30% ήταν σίδηρος.
Η έρευνα έδειξε ότι υπήρχαν επίσης και μικρά κομμάτια καθαρού τιτάνιου στο μείγμα. Επομένως, δεν αποκλείεται αυτή η μέθοδος να χρησιμοποιηθεί και στην παραγωγή επιπλέον μετάλλων.
Τα καλά νέα είναι ότι έμεινε πίσω πολύ λιγότερη κόκκινη λάσπη. Ανάλογα με την πηγή του αρχικού ορυκτού που περιέχει αλουμίνιο, κάποια μπορεί να περιλαμβάνουν σχετικά υψηλές συγκεντρώσεις πολύτιμων μεταλλευμάτων όπως σπάνιες γαίες.
Το μειονέκτημα είναι ότι τυχόν τοξικά υλικά στο αρχικό ορυκτό θα είναι σημαντικά πιο συγκεντρωμένα.
Από τη διαδικασία, πάντως, εξουδετέρωσε το pH του υπολείμματος.
Στον αντίποδα είναι ότι απαιτείται υψηλή κατανάλωση ενέργειας τόσο για την παραγωγή του υδρογόνου όσο και στην καύση.
Αλουμίνιο: Τα υπέρ, τα κατά και 3 τεχνολογίες για να γίνει πιο «πράσινο»
Το αλουμίνιο χρησιμοποιείται σε πολλές βιομηχανίες καθώς είναι ελαφρύ, είναι ανθεκτικό στο βάρος και είναι καλός αγωγός ηλεκτρισμού και θερμότητας, όπως αναφέρεται σε έκθεση του World Economic Forum για τις τεχνολογίες που μπορούν να βοηθήσουν στην απελευθέρωση του αλουμινίου από τον άνθρακα.
Είναι, επίσης, 100% ανακυκλώσιμο, γεγονός που το καθιστά πολύτιμο μέταλλο σε πρακτικές βιωσιμότητας και κρίσιμο παράγοντα στην ενεργειακή μετάβαση, καθώς μπορεί να χρησιμοποιηθεί σε εγκαταστάσεις ανανεώσιμων πηγών ενέργειας, αποθήκευσης ενέργειας και στην κατασκευή εξαρτημάτων ηλεκτρικών οχημάτων.
Ωστόσο, η παραγωγή αλουμινίου εκλύει στην ατμόσφαιρα περίπου το 3% των άμεσων βιομηχανικών εκπομπών διοξειδίου του άνθρακα, σύμφωνα με τον Διεθνή Οργανισμό Ενέργειας. Και παρότι η ένταση των εκπομπών από την παραγωγή αλουμινίου μειώνεται, είναι αναγκαίο να μειωθούν ταχύτερα, αν θέλουμε να επιτύχουμε μηδενικές εκπομπές έως το 2050.
Η εταιρεία αλουμινίου και ανανεώσιμων πηγών ενέργειας της Νορβηγίας, Hydro, έλαβε πρόσφατα βραβείο στη Διάσκεψη του ΟΗΕ για την Κλιματική Αλλαγή στα Ηνωμένα Αραβικά Εμιράτα για το πρωτοποριακό της έργο στο πράσινο αλουμίνιο. Η αποκλειστική τεχνολογία θα μπορούσε να απαλλάξει πλήρως την τήξη αλουμινίου από άνθρακα.
Η εταιρεία εργάζεται προκειμένου να παρουσιάσει έναν διαφορετικό τύπο τεχνολογίας για να αντικαταστήσει την υπάρχουσα διαδικασία. Αντί να εκπέμπει CO2 κατά το στάδιο της ηλεκτρόλυσης, η τεχνολογία HalZero της Hydro διατηρεί τον άνθρακα και το χλώριο σε κλειστό βρόχο, εξαλείφοντας τις εκπομπές CO2 και εκπέμποντας μόνο οξυγόνο.
Στόχος είναι η παραγωγή πράσινου αλουμινίου σε βιομηχανική κλίμακα έως το 2030, με το πρώτο σχετικό δείγμα να παράγεται έως το 2025.
Η δεύτερη τεχνολογία στοχεύει σε ένα πιο καθαρό ανακυκλωμένο αλουμίνιο. Κατά την ανακύκλωση του αλουμινίου χρησιμοποιείται 95% λιγότερη ενέργεια από ό,τι στην παραγωγή, καθιστώντας έτσι την ανακύκλωση μια βιώσιμη οδό.
Μέχρι πρόσφατα, ωστόσο, το ανακυκλωμένο αλουμίνιο περιείχε συχνά ακαθαρσίες ή στοιχεία κραμάτων που επηρέαζαν την ποιότητά του και περιόριζαν τη χρήση του.
Ωστόσο, ερευνητές στις ΗΠΑ εργάζονται σε μια καινοτόμα τεχνολογία που αφαιρεί τις ακαθαρσίες μετάλλων από το ανακυκλωμένο αλουμίνιο, επιτρέποντάς του να χρησιμοποιηθεί για περισσότερες εφαρμογές και αυξάνοντας τη βιωσιμότητά του.
Το εγχείρημα χρηματοδοτείται εν μέρει από το Υπουργείο Ενέργειας των Ηνωμένων Πολιτειών.
Η τρίτη λύση είναι η αντικατάσταση ορυκτών καυσίμων με υδρογόνο. Ο αυστραλιανός όμιλος εξόρυξης Rio Tinto συνεργάζεται με την Αυστραλιανή Υπηρεσία Ανανεώσιμων Πηγών Ενέργειας (ARENA) για να αξιολογήσει εάν το υδρογόνο μπορεί να χρησιμοποιηθεί ως εναλλακτική λύση στο φυσικό αέριο σε διυλιστήρια για αλουμίνα (ένα υλικό εκκίνησης για την τήξη αλουμινίου).
