Американские ученые разработали углеродно-нейтральный – то есть не сопровождающийся выбросом CO2 в атмосферу – способ производства стали, основанный на использовании световой и тепловой составляющей солнечного света.
По предварительным данным, новая технология в случае ее внедрения может сократить общемировые парниковые выбросы на четверть, сообщается в статье исследователей, опубликованной в журнале Chemical Communications.
Разработка Стюарта Лихта (Stuart Licht) из университета имени Джорджа Вашингтона и его коллег подразумевает концентрирование солнечной энергии и использование ее световой и тепловой составляющих. Первая применяется для выработки электричества с помощью солнечного элемента, а вторая — для нагревания и плавления сырья. Оба процесса — электрический и тепловой — используются одновременно для получения железа из оксидных минералов, гематита Fe2O3 и магнетита Fe3O4.
В современных металлургических процессах сталь получают отливкой при температуре около двух тысяч градусов Цельсия. Такой нагрев требует большого количества энергии, выработка которой сопровождается мощными выбросами СО2 в атмосферу. Лихт и его коллеги предложили альтернативный подход. В их установке плавление минералов происходит при температуре всего 800 градусов Цельсия в расплаве карбоната лития LiCO3. При этом с помощью вырабатываемого солнечным элементом электрического тока расплав можно подвергнуть электролизу с выделением на электродах металлического железа.
В результате энергозатраты на производство железа резко сокращаются, а сам процесс оказывается углеродно-нейтральным, то есть не сопровождается выбросом углекислого газа в атмосферу.
Такой способ добычи железа из руды не требует больших металлургических комбинатов и может быть налажен вблизи крупных городов. Согласно расчетам авторов публикации, его повсеместное внедрение может привести к радикальному сокращению всех парниковых выбросов на планете примерно на 25%.
Описанный процесс получил название STEP (Solar Thermal Electrochemical Photo) и уже демонстрировался в прошлом для получения водорода, и поглощения углекислого газа. Основным нововведением разработчиков является инновационный метод плавления минералов, в возможность реализации которого мало кто верил. Кроме того, ученым потребовалось подобрать дешевый и надежный материал электродов для добычи железа из расплава, которые бы выдерживали высокие температуры.
«Производство стали по технологии STEP будет очень эффективным с точки зрения стоимости и позволит разместить его в новых географических зонах, например, поближе к крупным городским агломерациям или регионам с большим количеством солнечных дней», — сказал Лихт.
