Surge novo processo de fabricação de ferro que pode reduzir as emissões de carbono

xguru · 2024-02-11T10:02:01+09:00

O ferro é o principal componente do aço e pesa sobre a atmosfera da Terra, respondendo por 8% das emissões globais de gases de efeito estufa Químicos desenvolveram uma forma de tornar a produção de ferro muito mais sustentável O método, que usa eletricidade para converter minério de ferro e salmoura em ferro metálico e outros compostos quimicamente úteis para a indústria, é econômico, funciona bem com eletricidade gerada por energia eólica e solar e pode até ser carbono negativo, consumindo mais dióxido de carbono (CO2) do que produz Extração do ferro e a nova abordagem O ferro é um dos elementos mais abundantes da Terra, mas na natureza está ligado ao oxigênio em vários minerais que compõem o minério de ferro Para extrair ferro metálico, normalmente o minério de ferro é misturado com carvão rico em carbono, chamado coque, e aquecido a altas temperaturas de cerca de 1500°C Nesse processo, átomos de carbono removem os átomos de oxigênio do ferro, liberando CO2 na atmosfera e deixando o metal fundido Os fabricantes de aço combinam esse ferro com pequenas quantidades de carbono e outros metais em traços para produzir aço Os problemas da fabricação de ferro e aço Esse método de produzir ferro e aço é barato e comprovado pelo tempo, mas emite quantidades significativas de CO2 Todos os anos, 2,5 bilhões de toneladas de ferro são extraídas, e o processo de reduzi-lo a ferro metálico emite tanto CO2 quanto os gases de escapamento de todos os carros de passeio Por isso, cientistas estão buscando uma forma economicamente viável de produzir ferro metálico sem gerar gases de efeito estufa Nova abordagem eletroquímica para refinar ferro O engenheiro químico Paul Kempler, da Universidade de Oregon, e seus colegas se perguntaram se seria possível reaproveitar, na fabricação de ferro, um processo industrial usado para produzir cloro a partir de salmoura Nesse processo de "cloro-álcali", água contendo cloreto de sódio é colocada em uma célula eletroquímica; no ânodo, elétrons são retirados dos íons cloreto para gerar gás cloro, e no cátodo, os elétrons separam moléculas de água, que então se combinam com íons de sódio para formar hidróxido de sódio e gás hidrogênio Para refinar o ferro, a equipe de Kempler adicionou partículas de óxido de ferro ao cátodo, fazendo com que os elétrons liberassem os átomos de oxigênio do óxido de ferro e formassem hidróxido de sódio, deixando ferro metálico sólido Eficiência do novo método e benefícios potenciais O processo é muito eficiente, e os pesquisadores estimam que, vendendo cloro e parte do hidróxido de sódio aos preços atuais de mercado, todo o processo poderia produzir ferro por um custo aproximadamente igual ao da produção em alto-forno Como o hidróxido de sódio pode se ligar ao CO2 e convertê-lo em minerais à base de carbono, o processo pode ajudar na captura de CO2 e até ser carbono negativo Desafios e perspectivas para aplicação industrial Ainda há um longo caminho entre os experimentos de laboratório e o processo industrial, e existem problemas a resolver para escalar a tecnologia. A configuração do grupo de Oregon gera tanto gás cloro quanto ferro, e embora o gás cloro tenha muitos usos industriais, a quantidade produzida em uma versão ampliada do novo método seria maior do que a necessária, o que poderia causar poluição. Além disso, o óxido de ferro inicial precisa estar limpo, sem as impurezas encontradas na maioria dos minérios, o que pode tornar o refino caro Kempler reconhece que essas preocupações são válidas, mas observa que, ao expandir a produção de acordo com a demanda industrial por gás cloro, ainda seria possível produzir todos os anos dezenas de milhões de toneladas de ferro e cloro sem CO2 Em relação ao refino do óxido de ferro, é bem conhecido que o hidróxido de sódio se liga a impurezas em traços no minério de ferro, então parte dele pode ser usada para purificar o óxido de ferro antes do uso no reator, e a equipe já está testando esse projeto

(science.org)

4 pontos por xguru 2024-02-11 | 5 comentários | Compartilhar no WhatsApp

O ferro é o principal componente do aço e pesa sobre a atmosfera da Terra, respondendo por 8% das emissões globais de gases de efeito estufa
Químicos desenvolveram uma forma de tornar a produção de ferro muito mais sustentável
O método, que usa eletricidade para converter minério de ferro e salmoura em ferro metálico e outros compostos quimicamente úteis para a indústria, é econômico, funciona bem com eletricidade gerada por energia eólica e solar e pode até ser carbono negativo, consumindo mais dióxido de carbono (CO2) do que produz

Extração do ferro e a nova abordagem

O ferro é um dos elementos mais abundantes da Terra, mas na natureza está ligado ao oxigênio em vários minerais que compõem o minério de ferro
Para extrair ferro metálico, normalmente o minério de ferro é misturado com carvão rico em carbono, chamado coque, e aquecido a altas temperaturas de cerca de 1500°C
Nesse processo, átomos de carbono removem os átomos de oxigênio do ferro, liberando CO2 na atmosfera e deixando o metal fundido
Os fabricantes de aço combinam esse ferro com pequenas quantidades de carbono e outros metais em traços para produzir aço

Os problemas da fabricação de ferro e aço

Esse método de produzir ferro e aço é barato e comprovado pelo tempo, mas emite quantidades significativas de CO2
Todos os anos, 2,5 bilhões de toneladas de ferro são extraídas, e o processo de reduzi-lo a ferro metálico emite tanto CO2 quanto os gases de escapamento de todos os carros de passeio
Por isso, cientistas estão buscando uma forma economicamente viável de produzir ferro metálico sem gerar gases de efeito estufa

Nova abordagem eletroquímica para refinar ferro

O engenheiro químico Paul Kempler, da Universidade de Oregon, e seus colegas se perguntaram se seria possível reaproveitar, na fabricação de ferro, um processo industrial usado para produzir cloro a partir de salmoura
Nesse processo de "cloro-álcali", água contendo cloreto de sódio é colocada em uma célula eletroquímica; no ânodo, elétrons são retirados dos íons cloreto para gerar gás cloro, e no cátodo, os elétrons separam moléculas de água, que então se combinam com íons de sódio para formar hidróxido de sódio e gás hidrogênio
Para refinar o ferro, a equipe de Kempler adicionou partículas de óxido de ferro ao cátodo, fazendo com que os elétrons liberassem os átomos de oxigênio do óxido de ferro e formassem hidróxido de sódio, deixando ferro metálico sólido

Eficiência do novo método e benefícios potenciais

O processo é muito eficiente, e os pesquisadores estimam que, vendendo cloro e parte do hidróxido de sódio aos preços atuais de mercado, todo o processo poderia produzir ferro por um custo aproximadamente igual ao da produção em alto-forno
Como o hidróxido de sódio pode se ligar ao CO2 e convertê-lo em minerais à base de carbono, o processo pode ajudar na captura de CO2 e até ser carbono negativo

Desafios e perspectivas para aplicação industrial

Ainda há um longo caminho entre os experimentos de laboratório e o processo industrial, e existem problemas a resolver para escalar a tecnologia.
A configuração do grupo de Oregon gera tanto gás cloro quanto ferro, e embora o gás cloro tenha muitos usos industriais, a quantidade produzida em uma versão ampliada do novo método seria maior do que a necessária, o que poderia causar poluição.
Além disso, o óxido de ferro inicial precisa estar limpo, sem as impurezas encontradas na maioria dos minérios, o que pode tornar o refino caro
Kempler reconhece que essas preocupações são válidas, mas observa que, ao expandir a produção de acordo com a demanda industrial por gás cloro, ainda seria possível produzir todos os anos dezenas de milhões de toneladas de ferro e cloro sem CO2
Em relação ao refino do óxido de ferro, é bem conhecido que o hidróxido de sódio se liga a impurezas em traços no minério de ferro, então parte dele pode ser usada para purificar o óxido de ferro antes do uso no reator, e a equipe já está testando esse projeto

5 comentários

rich8485 2024-02-11

Esses caras estão me fazendo criar uma conta...
Também fazem todo tipo de propaganda enganosa.
Só porque trocaram uma palavrinha, a essência muda?
Combina bem com eletricidade de geração solar e eólica? rsrs
Ah, qual é... essa eletricidade é alguma eletricidade super ultra? Poxa, gente... até entendo que queiram forçar a ideia de que é ecológico por ser energia renovável... mas no fim não é só narcisismo?

constexprif 2024-02-13

Mesmo que solar e eólica não sejam a resposta, se realmente passarmos a ter uma eletricidade superultra de verdade, aí sim isso vai acabar sendo ecológico.

halfenif 2024-02-11

Da perspectiva de alguém que atualmente está trabalhando em um projeto de TI ligado, ainda que de forma bem tênue, à "neutralidade de carbono em 2050", isso é muito interessante.

Eu achava que emissões de carbono ou produção de aço não tinham quase nada a ver com a TI com que trabalho... mas, quando realmente se analisa o projeto como um todo, parece que vão surgir cada vez mais projetos iniciados por causa de questões relacionadas às emissões de carbono.

xguru 2024-02-11

Opiniões no Hacker News

Do ponto de vista de um jogador de Factorio
- Fazer upgrade da produção de ferro para fornos elétricos pode reduzir a poluição e também economizar correias transportadoras de carvão.
- Usar painéis solares é uma boa escolha.
Opinião sobre o processo cloro-álcali
- O processo cloro-álcali gera dioxinas e compostos policlorados, que representam mais de 80% dos resíduos tóxicos.
- Mudar o refino de ferro para eletrólise não parece que vá ser uma solução milagrosa.
- No entanto, esta pesquisa pode ser útil para a redução de outros metais a partir de seus elementos, e não para metais produzidos em grande volume.
Opinião sobre a produção de aço no Reino Unido
- O Reino Unido finge não emitir CO2 ao interromper sua própria produção de aço e importar em vez disso.
Perspectiva sobre a fabricação de aço usando eletricidade
- Regiões desérticas com abundância de energia solar, como o Norte da África ou o Oriente Médio, são locais ideais para fabricar aço.
Impressão sobre a pesquisa de produção de ferro a partir de subprodutos tóxicos do refino de alumínio
- É impressionante a pesquisa sobre uma forma economicamente viável de transformar lama vermelha, um subproduto tóxico do refino de alumínio, em ferro valioso.
Menção ao avanço do 'aço verde' na Alemanha
- A Alemanha está atualmente promovendo o 'aço verde' de forma muito agressiva.
Episódio sobre a fabricação de cimento Portland carbono-negativo
- Um episódio sobre a fabricação de cimento Portland carbono-negativo para construção é interessante.
Menção a melhorias de processo da empresa Helios Space
- Existe uma empresa chamada Helios Space que resolveu vários problemas ao adicionar sódio, e esse método também pode ser aplicado ao refino de outros elementos.
Sugestão sobre baterias de fluxo ácido-base
- Pergunta sobre a possibilidade de usar HCL e NAOH para operar uma bateria de fluxo ácido-base nos horários de pico.
- A eficiência pode ser baixa, porque o hidrogênio precisaria ser produzido por eletrólise.
Visão crítica sobre alegações econômicas
- Na revisão por pares, os métodos experimentais e a análise de dados são revisados, mas as alegações econômicas não.
- É necessária a produção de grandes quantidades de gás cloro (altamente tóxico) e minério de ferro de pureza muito alta, e falta considerar os custos de purificação.