10분 만에 독성 붉은 진흙에서 철을 생산하는 방법

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독일의 한 연구팀이 알루미늄 산업의 부산물인 적니를 단 10분 만에 고순도 철로 변환하는 친환경적인 방법을 발견했습니다.

연구진들은 알루미늄 생산 과정에서 발생하는 적토 폐기물을 철로 전환하는 방법을 연구하고 있다. 사진: Depositphotos — 연구진들은 알루미늄 생산 과정에서 발생하는 적토 폐기물을 철로 전환하는 방법을 연구하고 있다. 사진: *Depositphotos*

독일의 철 연구 센터인 막스 플랑크 철 연구소의 과학자 팀이 알루미늄 생산 과정에서 발생하는 유독성 부산물인 적니를 철로 전환하여 "친환경" 강철을 만드는 방법을 개발했다고 뉴 아틀라스가 2월 6일 보도했다. 이번 연구는 학술지 네이처에 게재되었다.

알루미늄 산업은 매년 약 1억 8천만 톤의 보크사이트 잔류물, 즉 적니를 발생시킵니다. 이 물질은 높은 알칼리성과 독성 중금속 함량으로 인해 부식성이 매우 강합니다. 호주, 중국, 브라질과 같은 국가에서는 과잉 생산된 적니를 대규모 매립지에 폐기하는데, 이로 인해 막대한 처리 비용이 발생합니다. 철강 산업 또한 환경에 심각한 악영향을 미치며, 전 세계 이산화탄소 배출량의 8%를 차지합니다. 하지만 철강 및 알루미늄 수요는 2050년까지 최대 60% 증가할 것으로 예상됩니다.

"저희가 개발한 공정은 알루미늄 생산 과정에서 발생하는 폐기물 문제를 해결하는 동시에 철강 산업의 탄소 배출량을 줄일 수 있습니다."라고 이번 연구의 주저자인 마틱 요비체비치-클루그는 말했습니다.

적니는 60%의 산화철을 함유하고 있습니다. 10%의 수소를 포함하는 플라즈마를 사용하여 전기 아크로에서 적니를 녹이면 액체 철과 액체 산화물로 환원되어 철 추출이 용이해집니다. 이 플라즈마 환원 기술은 약 10분 정도 소요되며, 매우 순수한 철을 생산하여 직접 강철로 가공할 수 있습니다. 부식성이 없어진 금속 산화물은 냉각되면서 경화되어 유리와 같은 재질로 변환되어 건설 산업에서 되메움재로 사용될 수 있습니다.

"만약 지금까지 전 세계 알루미늄 생산 과정에서 발생한 40억 톤의 적니(red mud)로부터 철을 생산하는 데 친환경 수소를 사용한다면, 철강 산업은 이산화탄소 배출량을 거의 15억 톤 줄일 수 있을 것입니다."라고 연구팀의 일원인 이스날디 소우자 필류는 말했다.

기존 적니에 함유된 유독성 중금속은 새로운 공정을 통해 "거의 완전히 중화"됩니다. 남아있는 중금속은 금속 산화물 내에 단단히 결합되어 있어 매립지의 적니처럼 물에 씻겨 내려가지 않습니다.

"환원 공정 후 철에서 크롬이 검출되었습니다. 다른 중금속과 귀금속도 철에 혼입되었거나 다른 곳으로 이동했을 가능성이 있습니다. 추가 연구를 통해 이를 조사할 예정입니다. 검출된 귀금속은 분리하여 재사용할 수 있습니다."라고 요비체비치-클루그는 말했습니다. 연구팀은 또한 친환경 수소를 이용하여 적니에서 직접 철을 생산하는 것이 환경적, 경제적으로 상당한 이점을 제공한다고 밝혔습니다.

Thu Thao ( New Atlas 에 따르면)

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