211service.com
Milieuvriendelijke staalproductie
Conventionele staalproductie kan 's werelds grootste industriële bron van broeikasgassen zijn. Maar een nieuw proces ontwikkeld door MIT-onderzoekers zou dat allemaal kunnen veranderen - en sterker (en uiteindelijk goedkoper) staal kunnen produceren.
Antoine Allanore (links) en Donald Sadoway
De wereldwijde staalproductie bedraagt momenteel ongeveer 1,5 miljard ton per jaar, en elke geproduceerde ton genereert volgens industriële gegevens bijna twee ton koolstofdioxide. Dit is goed voor ongeveer 5 procent van de wereldwijde uitstoot van broeikasgassen.
Het idee voor de nieuwe methode, ontwikkeld door materiaalchemieprofessor Donald Sadoway, assistent-professor metallurgie Antoine Allanore, en Lan Yin, PhD '12, ontstond toen Sadoway een beurs ontving van NASA om te zoeken naar manieren om zuurstof te produceren op de maan -een belangrijke stap in de richting van toekomstige maanbases. Hij ontdekte dat een door hem uitgevonden proces, de elektrolyse van gesmolten oxide, ijzeroxide uit de maanbodem kon gebruiken om zuurstof in overvloed te maken.
Bij deze methode werd een iridiumanode gebruikt, maar aangezien iridium duur is en de voorraden beperkt zijn, is dat geen haalbare benadering voor de productie van bulkstaal op aarde. Het vinden van een alternatief was niet eenvoudig, omdat gesmolten ijzeroxide, bij ongeveer 1.600 °C, een erg uitdagende omgeving is, legt Sadoway uit. De smelt is extreem agressief. Zuurstof valt het metaal snel aan.
Maar Allanore slaagde erin het probleem op te lossen. Het antwoord was een legering die van nature een dunne film van metaaloxide op het oppervlak vormt - dik genoeg om verdere aantasting door zuurstof te voorkomen, maar dun genoeg om elektrische stroom er vrijelijk doorheen te laten stromen. De bestanddelen van de legering, ijzer en chroom, zijn overvloedig en goedkoop, zegt Sadoway.
Naast het produceren van geen andere uitstoot dan pure zuurstof, leent het proces zich ook voor kleinere fabrieken. Conventionele staalfabrieken zijn alleen winstgevend als ze miljoenen tonnen staal per jaar kunnen produceren, maar dit nieuwe proces zou levensvatbaar kunnen zijn voor een productie van een paar honderdduizend ton per jaar, zegt hij.
Het proces levert ook metaal van uitzonderlijke zuiverheid op, zegt Sadoway. En het kan worden aangepast voor koolstofvrije productie van andere metalen en legeringen, waaronder nikkel, titanium en ferromangaan.
De technologie bevindt zich nog op laboratoriumschaal, maar Sadoway, Allanore en een voormalige student hebben een bedrijf opgericht om een commercieel levensvatbare prototypefabriek te ontwikkelen. Ze verwachten dat het ontwerpen, bouwen en testen van zo'n faciliteit ongeveer drie jaar kan duren.