Алюминий является одним из наиболее часто используемых металлов в производстве. При его производстве образуется побочный продукт, называемый бокситовым остатком (или «красным шламом»), который содержит токсичные минералы и имеет очень низкий уровень pH. Экологи запрещают сбрасывать токсичные отходы в окружающую среду, потому что это чревато отравлением водоемов и гибелью экосистем, но на практике эти запреты никого не останавливают, особенно в странах "третьего мира". Поэтому миллиарды тонн «красного шлама» скапливаются в отвалах и хранилищах по всему миру, где образуют непригодные для жизни районы.

Немецкие ученые, по-видимому, нашли решение проблемы утилизации этих отходов. В статье, опубликованной в среду в журнале Nature, они утверждают, что «красный шлам» можно использовать в качестве основного ингредиента для производства «зеленой стали». Превращая остатки бокситов в так называемое сырье для выплавки стали, производители смогут уменьшить образование красного шлама, не нанося потенциальный вред окружающей среды.

Как мы уже выяснили, «красный шлам» является побочным продуктом при переработке бокситовой руды. Когда из руды выделяется алюминий, на выходе остается также бокситовый остаток. Одним из наиболее распространенных компонентов «красного шлама» является оксид железа, который при реакции с углеродом превращается в твердое железо и углекислый газ. И хотя твердое железо является востребованным материалом, избыток углекислого газа в атмосфере Земли приводит к долгосрочным экологическим проблемам. Чтобы усовершенствовать этот процесс и сделать его экологичным, ученые экспериментируют с соединением оксидов железа «красного шлама» с водородом - более экологичным ресурсом, который образует воду.

Один из примеров скопления «красного шлама».

Этот новаторский подход вдохновил ученых из Института исследований железа имени Макса Планка и Федерального института исследований материалов и испытаний в Германии. В результате, они совместно нагрели 15 граммов "красного шлама" в электрической дуговой печи (ЭДП) - сосуде, в котором материал нагревается, вступая в реакцию с выбранной атмосферой. Специалисты выбрали водородную атмосферу и нереактивного аргона. Менее чем за 15 минут они получили 2,6 грамма железа и около 6 граммов воды, которые можно было повторно использовать для производства водорода. Этот процесс также нейтрализовал pH оставшегося "красного шлама". Они успешно уменьшили количество "красного шлама", сделали остаток более безопасным и получили два полезных ресурса, один из которых можно было использовать для производства стали.

Однако использование ЭДП в этом эксперименте потребовало большого количества энергии, как и огромного количества водорода, который попадал во внутреннюю атмосферу ЭДП. Кроме того, хотя количество "красного шлама" уменьшилось и его pH нейтрализовался, он все еще содержал большое количество минералов, делающих его экологически вредным. Хотя некоторые из этих компонентов, такие как редкоземельные минералы, когда-нибудь могут быть извлечены и использованы в других производственных процессах, токсичным минералам все равно потребуется дополнительное место для утилизации.

Тем не менее, эта контролируемая химическая реакция предлагает более экологичную альтернативу неудобному (в лучшем случае) и опасному (в худшем случае) производственному процессу. Поскольку по всему миру накопилось почти 4 миллиарда тонн "красного шлама", новые методы для переработки этого побочного продукта будут пользоваться большим спросом. Использование "красного шлама" для получения железа - и, косвенно, стали - может помочь уменьшить загрязнение окружающей среды.