La output d’aluminium génère chaque année environ 180 tens of millions de tonnes de boues rouges toxiques. Des scientifiques du Max-Planck-Institut für Eisenforschung, un centre de recherche sur le fer, ont maintenant montré remark de l'acier vert peut être produit de manière relativement simple à partir de déchets de creation d'aluminium. Dans un four à arc électrique similaire à ceux utilisés dans l’industrie sidérurgique depuis des décennies, ils convertissent l’oxyde de fer contenu dans la boue rouge en fer à l’aide d’un plasma d’hydrogène. Grâce à ce procédé, près de 700 millions de tonnes d'acier sans CO2 pourraient être produites à partir des quatre milliards de tonnes de boues rouges accumulées jusqu'à présent dans le monde, ce qui correspond à un bon tiers de la output annuelle d'acier dans le monde. Et comme le montre l’équipe de Max Planck, le procédé serait également économiquement feasible.
Selon les prévisions, la demande d'acier et d'aluminium augmentera jusqu'à 60% d'ici 2050. Pourtant, la production conventionnelle de ces métaux a un affect considérable sur l'environnement. Huit pour cent des émissions mondiales de CO2 proviennent de l’industrie sidérurgique, ce qui en fait le secteur avec les émissions de gaz à effet de serre les as well as élevées. Parallèlement, l’industrie de l’aluminium produit chaque année approximativement 180 hundreds of thousands de tonnes de boues rouges, très alcalines et contenant des traces de métaux lourds comme le chrome. En Australie, au Brésil et en Chine, entre autres, ces déchets sont au mieux séchés et éliminés dans de gigantesques décharges, ce qui entraîne des coûts de traitement élevés. Lorsqu'il pleut abondamment, la boue rouge est souvent emportée hors de la décharge, et lorsqu'elle sèche, le vent peut la projeter dans l'environnement sous forme de poussière. De in addition, les boues rouges, très alcalines, corrodent les parois en béton des décharges, provoquant des fuites de boues rouges qui ont déjà déclenché des catastrophes environnementales à plusieurs reprises, par exemple en Chine en 2012 et en Hongrie en 2010. De in addition, de grandes quantités de boues rouges la boue est également simplement éliminée dans la nature.
Potentiel d’économie de 1,5 milliard de tonnes de CO2 dans l’industrie sidérurgique
« Notre procédé pourrait simultanément résoudre le problème des déchets liés à la manufacturing d'aluminium et améliorer l'empreinte carbone de l'industrie sidérurgique », déclare Matic Jovičević-Klug, qui a joué un rôle clé dans les travaux en tant que scientifique au Max-Planck-Institut für Eisenforschung. Dans une étude publiée dans la revue Character, l’équipe montre remark la boue rouge peut être utilisée comme matière première dans l’industrie sidérurgique. En effet, les déchets issus de la manufacturing d’aluminium contiennent jusqu’à 60% d’oxyde de fer. Les scientifiques de Max Planck font fondre la boue rouge dans un four à arc électrique et réduisent simultanément l'oxyde de fer contenu en fer à l'aide d'un plasma contenant dix pour cent d'hydrogène. La transformation, connue dans le jargon procedure sous le nom de réduction plasma, ne prend que dix minutes, pendant lesquelles le fer liquide se sépare des oxydes liquides et peut ensuite être extrait facilement. Le fer est si pur qu’il peut être transformé directement en acier.
Les oxydes métalliques restants ne sont in addition corrosifs et se solidifient en refroidissant pour former un matériau semblable à du verre qui peut être utilisé comme matériau de remplissage dans l'industrie de la development par exemple. D'autres groupes de recherche ont produit du fer à partir de boues rouges en utilisant une approche similaire avec du coke, mais cela produit du fer hautement contaminé et de grandes quantités de CO2. Utiliser l’hydrogène vert comme agent réducteur permet d’éviter ces émissions de gaz à effet de serre. « Si l'hydrogène vert était utilisé pour produire du fer à partir des quatre milliards de tonnes de boues rouges générées jusqu'à présent dans la production mondiale d'aluminium, l'industrie sidérurgique pourrait économiser près de 1,5 milliard de tonnes de CO2 », déclare Isnaldi Souza Filho, responsable du groupe de recherche. au Max-Planck-Institut für Eisenforschung.
Un procédé économique, notamment avec de l'hydrogène vert et de l'électricité
Les métaux lourds contenus dans la boue rouge peuvent également être pratiquement neutralisés grâce à ce procédé. « Après réduction, nous avons détecté du chrome dans le fer », explique Matic Jovičević-Klug. « D'autres métaux lourds et précieux sont également susceptibles d'être intégrés dans le fer ou dans une zone distincte. C'est un level que nous étudierons dans le cadre d'études ultérieures. Les métaux précieux pourraient alors être séparés et réutilisés. » Et les métaux lourds qui restent dans les oxydes métalliques y sont fermement liés et ne peuvent additionally être éliminés avec de l'eau, comme cela peut arriver avec la boue rouge.
Cependant, produire du fer à partir de boues rouges directement en utilisant de l’hydrogène profite non seulement deux fois à l’environnement c’est également rentable sur le approach économique, comme l’a démontré l’équipe de recherche dans une analyse des coûts. Avec de l'hydrogène et un mélange d'électricité pour le 4 à arc électrique provenant uniquement de resources partiellement renouvelables, le procédé en vaut la peine si la boue rouge contient 50 pour cent d'oxyde de fer ou furthermore. Si l’on considère également les coûts d’élimination des boues rouges, seulement 35 pour cent d’oxyde de fer suffisent pour rendre le processus économique. Avec l'hydrogène vert et l'électricité, aux prix actuels – en tenant également compte du coût de mise en décharge des boues rouges – il faut une proportion de 30 à 40 pour cent d'oxyde de fer pour que le fer obtenu soit compétitif sur le marché. « Il s'agit d'estimations prudentes vehicle les coûts d'élimination des boues rouges sont probablement assez faibles », explique Isnaldi Souza Filho. Et il y a un autre avantage d'un stage de vue pratique : les fours à arc électrique sont largement utilisés dans l'industrie métallurgique — y compris dans les fonderies d'aluminium — auto ils sont utilisés pour faire fondre la ferraille. Dans de nombreux cas, l’industrie n’aurait donc besoin que d’investir peu pour devenir moreover sturdy. « Il était crucial pour nous de prendre également en compte les factors économiques dans notre étude », explique Dierk Raabe, directeur du Max-Planck-Institut für Eisenforschung. « Il appartient désormais à l'industrie de décider si elle utilisera la réduction plasma de la boue rouge en fer. »
