Os pesquisadores desenvolveram um método economicamente viável para usar hidrogênio para derreter a lama vermelha tóxica produzida durante a produção de alumínio para produzir aço verde em cerca de 10 minutos, reduzindo assim o impacto ambiental das indústrias de aço e alumínio.

A indústria do alumínio produz aproximadamente 198 milhões de toneladas (aproximadamente 180 milhões de toneladas) de resíduo de bauxita - “lama vermelha” - todos os anos, que é extremamente corrosivo devido à sua alta alcalinidade e rico teor de metais pesados ​​tóxicos. Em países como a Austrália, a China e o Brasil, os restos de lama vermelha são frequentemente despejados em enormes aterros sanitários, onde a sua eliminação é dispendiosa. A indústria siderúrgica também causa graves danos ao meio ambiente, sendo responsável por 8% do total global de emissões de dióxido de carbono. No entanto, espera-se que a procura de aço e alumínio cresça até 60% até 2050.

Mas os cientistas do Max-Planck-Institutfür Eisenforschung da Alemanha podem encontrar uma forma de transformar subprodutos tóxicos da lama vermelha da produção de alumínio em aço verde.

“Nosso processo pode simultaneamente resolver o problema da sucata na produção de alumínio e melhorar a pegada de carbono da indústria siderúrgica”, disse Matic-Jovicevic-Kruger, principal autor do estudo. “Resolver simultaneamente o problema da sucata na produção de alumínio e melhorar a pegada de carbono da indústria siderúrgica.”

A lama vermelha contém até 60% de óxido de ferro. Usar plasma contendo 10% de hidrogênio para derreter lama vermelha em um forno elétrico a arco pode reduzi-la a ferro líquido e óxido líquido, permitindo fácil extração de ferro. Os pesquisadores dizem que a tecnologia de redução de plasma leva apenas 10 minutos e que o ferro produzido é tão puro que pode ser processado diretamente em aço. O óxido metálico, que não é mais corrosivo, solidifica quando resfriado e pode, portanto, ser transformado em um material semelhante ao vidro que pode ser utilizado como material de enchimento na indústria da construção.

Outros pesquisadores usaram um método semelhante para produzir ferro a partir de lama vermelha, mas usando coque; no entanto, este método resulta em forte contaminação do ferro e na produção de grandes quantidades de dióxido de carbono. O método utilizado no novo estudo evita a emissão desses gases de efeito estufa ao utilizar o hidrogênio verde como agente redutor.

Isnaldi Souza Filho, autor correspondente do estudo, disse: “Se o hidrogênio verde for usado para extrair ferro dos 4 bilhões de toneladas de lama vermelha produzidas na produção global de alumínio até o momento, a indústria siderúrgica poderá economizar quase 1,5 bilhão de toneladas de dióxido de carbono”.

Através deste processo, os metais pesados ​​tóxicos originalmente presentes na lama vermelha são “quase neutralizados”. Quaisquer metais pesados ​​restantes estão firmemente ligados aos óxidos metálicos e não serão lavados pela água como a lama vermelha deixada em aterros sanitários.

"Após a redução, detectámos crómio no ferro. É possível que outros metais pesados ​​e preciosos também tenham passado para o ferro ou para uma zona separada. Investigaremos isto em estudos posteriores. Metais valiosos podem ser separados e reutilizados", diz Jovičević-Klug.

Os pesquisadores dizem que usar o hidrogênio verde diretamente para produzir ferro a partir da lama vermelha não é apenas “duplamente benéfico” para o meio ambiente, mas também altamente econômico. Segundo seus cálculos, se a lama vermelha contivesse 35% de óxido de ferro, seria suficiente para tornar o processo econômico. Calculando o custo do hidrogénio verde e da electricidade do forno de arco eléctrico a preços actuais, mais o custo da deposição de lama vermelha em aterro, a proporção de óxido de ferro na lama vermelha precisa de atingir 30% a 40%, para que o ferro produzido possa ser competitivo no mercado.

Estas são estimativas conservadoras, uma vez que o custo de processamento da lama vermelha é provavelmente calculado como bastante baixo. Além disso, os fornos elétricos a arco são amplamente utilizados na indústria metalúrgica, incluindo fundições de alumínio, onde podem alcançar maior sustentabilidade com investimentos limitados.

Dierk Raabe, coautor do estudo, disse: "Em nosso estudo, também foi importante considerar fatores econômicos. Cabe agora à indústria decidir se deve usar plasma para reduzir o ferro na lama vermelha."

A pesquisa foi publicada na revista Nature.