211service.com
Miljövänlig ståltillverkning
Konventionell ståltillverkning kan vara världens ledande industriella källa till växthusgaser. Men en ny process som utvecklats av MIT-forskare skulle kunna förändra allt detta - och producera starkare (och i slutändan billigare) stål.
Antoine Allanore (vänster) och Donald Sadoway
Den globala stålproduktionen uppgår för närvarande till cirka 1,5 miljarder ton per år, och varje producerat ton genererar nästan två ton koldioxid, enligt industridata. Detta står för cirka 5 procent av världens utsläpp av växthusgaser.
Idén till den nya metoden, som utvecklades av materialkemiprofessor Donald Sadoway, biträdande professor i metallurgi Antoine Allanore, och Lan Yin, PhD '12, uppstod när Sadoway fick ett anslag från NASA för att leta efter sätt att producera syre på månen —ett nyckelsteg mot framtida månbaser. Han fann att en process som han uppfann kallad smält oxidelektrolys kunde använda järnoxid från månens jord för att göra syre i överflöd.
Denna metod använde en iridiumanod, men eftersom iridium är dyrt och förråden är begränsade, är det inte ett hållbart tillvägagångssätt för bulkstålproduktion på jorden. Att hitta ett alternativ var inte lätt, eftersom smält järnoxid, vid cirka 1 600 °C, är en riktigt utmanande miljö, förklarar Sadoway. Smältan är extremt aggressiv. Syre angriper snabbt metallen.
Men Allanore lyckades lösa problemet. Svaret var en legering som naturligt bildar en tunn film av metalloxid på sin yta – tillräckligt tjock för att förhindra ytterligare angrepp av syre men tillräckligt tunn för att elektrisk ström ska flöda fritt genom den. Legeringens beståndsdelar, järn och krom, är rikliga och billiga, säger Sadoway.
Förutom att den inte producerar några andra utsläpp än rent syre, lämpar sig processen för mindre fabriker. Konventionella stålverk är lönsamma bara om de kan producera miljontals ton stål per år, men den här nya processen kan vara lönsam för en produktion på några hundra tusen ton per år, säger han.
Processen ger också metall av exceptionell renhet, säger Sadoway. Och den skulle kunna anpassas för kolfri produktion av andra metaller och legeringar, inklusive nickel, titan och ferromangan.
Tekniken är fortfarande i laboratorieskala, men Sadoway, Allanore och en före detta student har bildat ett företag för att utveckla en kommersiellt gångbar prototypanläggning. De förväntar sig att det kan ta cirka tre år att designa, bygga och testa en sådan anläggning.