Phương pháp mới của nhóm nghiên cứu người Đức sẽ giúp sản xuất sắt có độ tinh khiết cao từ bùn đỏ, một phế phẩm của ngành nhôm chỉ với 10 phút.
Nhóm nhà khoa học từ viện Max-Planck-Institut für Eisenforschung, một trung tâm nghiên cứu về sắt ở Đức, phát triển phương pháp biến phụ phẩm bùn đỏ độc hại từ quá trình sản xuất nhôm thành sắt, sau đó biến thành thép "xanh", New Atlas hôm 6/2 đưa tin. Nghiên cứu mới xuất bản trên tạp chí Nature.
Các nhà nghiên cứu tìm cách biến bùn đỏ thải từ sản xuất nhôm thành sắt. (Ảnh: Depositphotos).
Ngành nhôm tạo ra khoảng 180 triệu tấn cặn bauxite, hay bùn đỏ, mỗi năm. Chất này có tính ăn mòn rất mạnh vì có độ kiềm cao và giàu kim loại nặng độc hại. Ở các nước như Australia, Trung Quốc, Brazil, bùn đỏ thừa thường được xử lý tại các bãi chôn lấp khổng lồ với chi phí xử lý cao. Ngành thép cũng hại môi trường không kém khi đóng góp 8% lượng khí thải CO2 toàn cầu. Tuy nhiên, nhu cầu thép và nhôm dự kiến tăng tới 60% vào năm 2050.
"Quy trình của chúng tôi có thể đồng thời giải quyết vấn đề chất thải trong sản xuất nhôm và giảm lượng phát thải carbon của ngành thép", Matic Jovicevic-Klug, tác giả chính của nghiên cứu mới, cho biết.
Bùn đỏ có 60% oxit sắt. Làm tan chảy bùn đỏ trong lò hồ quang điện bằng plasma chứa 10% hydro sẽ khử chất này thành sắt lỏng và oxit lỏng, từ đó dễ dàng chiết xuất sắt. Kỹ thuật khử plasma mất khoảng 10 phút và tạo ra sắt rất tinh khiết, có thể được xử lý trực tiếp thành thép. Các oxit kim loại không còn tính ăn mòn sẽ cứng lại khi nguội đi. Do đó, chúng có thể biến thành vật liệu giống thủy tinh và dùng làm vật liệu chèn lấp trong ngành xây dựng.
"Nếu sử dụng hydro xanh để sản xuất sắt từ 4 tỷ tấn bùn đỏ sinh ra trong quá trình sản xuất nhôm toàn cầu cho đến nay, thì ngành thép có thể giảm gần 1,5 tỷ tấn CO2", Isnaldi Souza Filho, thành viên nhóm nghiên cứu, cho biết.
Các kim loại nặng độc hại có trong bùn đỏ ban đầu "gần như bị vô hiệu hóa" bằng quy trình mới. Bất cứ kim loại nặng nào còn sót lại đều liên kết chặt chẽ trong các oxit kim loại và không thể bị cuốn trôi theo nước như với bùn đỏ ở bãi chôn lấp.
"Sau quá trình khử, chúng tôi phát hiện crom trong sắt. Các kim loại nặng và quý khác cũng có thể đã đi vào trong sắt hoặc vào một nơi riêng biệt. Chúng tôi sẽ tìm hiểu điều này trong những nghiên cứu sâu hơn. Các kim loại quý sau đó có thể được tách ra và tái sử dụng", Jovicevic-Klug nói. Nhóm nghiên cứu cũng cho biết, việc sản xuất sắt từ bùn đỏ trực tiếp bằng hydro xanh mang lại lợi ích lớn cho môi trường và cũng mang đến lợi ích kinh tế.