A produção de aço inox é uma das atividades mais intensivas em energia de todas as atividades industriais, e também responsável por uma boa parte das emissões de gases de efeito estufa do mundo. O mundo produz anualmente cerca de 1,5 bilhões de toneladas de aço. Os caldeirões enormes, extremamente quentes, onde este aço é feito contribuem com cerca de 5% das emissões de gases com efeito de estufa do mundo. Em média, a produção de uma tonelada de aço gera cerca de duas toneladas de emissões de CO2.
Mas agora, um novo processo desenvolvido por pesquisadores do MIT parece que pode abordar isso, reduzindo consideravelmente as emissões de gases de efeito estufa associadas à produção de aço, ao mesmo tempo que reduz os custos e melhora a pureza / qualidade do aço. Uma proposta de “vencer, ganhar e ganhar”, como disseram os pesquisadores.
Como uma breve aparição, a associação entre destruição ambiental / poluição e metalurgia não é novidade. Grande parte do desmatamento das florestas de crescimento antigo do mundo foi alimentado pela metalurgia. Considerando que os combustíveis fósseis são usados hoje, a madeira era anteriormente, alimentando os fornos sempre quentes das civilizações metalúrgicas do mundo.
Nos tempos modernos, o aço é produzido principalmente por aquecimento de óxido de ferro com carbono. Como resultado, o dióxido de carbono também é produzido como um subproduto.
Mas o processo recém-criado leva uma abordagem diferente, usando um processo conhecido como “eletrólise de óxido fundido” e o uso inteligente de uma liga de ferro-cromo.
Curiosamente, o novo processo foi alcançado graças à pesquisa que a NASA encomendou, investigando possíveis formas de produzir oxigênio na Lua. Durante essa pesquisa, ocorreu que, ao usar eletrólise de óxido fundido para criar oxigênio a partir do óxido de ferro no solo lunar, o aço foi criado como um subproduto. A fim de tornar o processo econômico, porém, algo mais barato precisava ser encontrado para substituir o caro ânodo de irídio que ele estava usando durante a pesquisa para a NASA. É aí que entra a liga de ferro de cromo. É capaz de assumir o papel do ânodo de irídio durante o processo de eletrólise de óxido fundido, enquanto ainda é relativamente barato e abundante.
A descoberta desse material como substituto levou algum trabalho. “Não foi um problema fácil de resolver”, explica Donald Sadoway , o professor John F. Elliott de Química de Materiais no MIT e autor sênior do novo artigo. “Um vaso de óxido de ferro fundido, que deve ser mantido em cerca de 1600 graus Celsius, é um ambiente realmente desafiador. O derretimento é extremamente agressivo. O oxigênio é rápido para atacar o metal “.
O que era necessário era uma liga que “forma naturalmente uma película fina de óxido metálico na superfície: suficientemente grossa para evitar mais ataques de oxigênio, mas suficientemente fina para que a corrente elétrica flua livremente através dela”. E a liga de ferro de cromo cumpre as requisitos.
Além de limitar muito as emissões de carbono, o processo também é adequado às fábricas de menor escala, algo que os processos atualmente utilizados não são. Por enquanto, para que uma planta de produção de aço típica seja econômica, precisa produzir pelo menos alguns milhões de toneladas de aço por ano. Com este novo processo, porém, plantas em uma escala muito menor poderiam ser econômicas, produzindo na escala de “apenas” algumas centenas de mil toneladas por ano.
Outra vantagem a notar é que o processo resulta na criação de aço de “pureza excepcional”. E o processo pode ser facilmente adaptado à produção sem carbono de uma variedade de outros metais e ligas, incluindo “níquel, titânio e ferromanganês”. ”
Ken Mills, professor de materiais no Imperial College, em Londres, diz que deve-se ter em mente, no entanto, que, a menos que seja criada legislação que exija que a indústria responda pela produção de gases de efeito estufa, continua a ser visto se o O novo processo seria competitivo em termos de custos com sistemas já estabelecidos / instalados.
Os pesquisadores formaram uma empresa para desenvolver o processo / conceito, com o objetivo de produzir uma célula de eletrólise de protótipo comercialmente viável. Eles esperam que levará até três anos para projetar, construir e testar esse protótipo.
Um documento de pesquisa detalhando o novo processo acabou de ser publicado na revista Nature .