صنعت فولاد به‌عنوان یکی از آلاینده‌ترین صنایع جهان، مسئول حدود 8 درصد انتشار CO2 در جهان است. در همین راستا کاهش میزان کربن در فرایندهای ساخت فولاد همیشه مطرح بوده است. نتیجه تحقیقات اخیر نشان می‌دهد که استفاده از ضایعات تولید آلومینیوم (گل قرمز) می‌تواند به تولید فولاد سبز منجر شود. گِل قرمز یا لجن قرمز، یک ماده زاید بسیار قلیایی و خورنده است که عمدتاً از اکسید آهن در تهیه صنعتی آلومینیوم تولید می‌شود. سالانه حدود ۷۷ میلیون تُن از این مواد خطرناک تولید می‌شود. در نتیجه می‌توان آن را یک مشکل جدی در صنعت استخراج معادن و محیط زیست در نظر گرفت.
گل قرمز؛ چالشی بزرگ در صنعت آلومینیوم
در استرالیا، برزیل و چین، این زباله‌های خشک‌شده در مکان‌های دفن زباله دفع می‌شوند. در نتیجه هزینه‌های پردازش بالایی را به همراه دارد. هنگام بارش شدید باران، گل قرمز اغلب از محل دفن زباله شسته می شود، پس از خشک شدن، باد آن را مانند گرد و غبار به محیط وارد می‌کند. علاوه‌براین، گل قرمز بسیار قلیایی است و می‌تواند از دیواره‌های بتنی محل‌های دفن زباله نشت کند. این موضوع در موارد متعددی فاجعه‌های زیست‌محیطی ایجاد کرده است. گل قرمز حاوی ردپایی از فلزات سنگین مانند کروم نیز است. اما تحقیقات نشان می‌دهند که می‌توان فولاد سبز را از ضایعات تولید آلومینیوم، به روشی نسبتاً ساده تولید کرد!
تبدیل ضایعات آلومینیوم به فولاد سبز
با استفاده از کوره‌های قوس الکتریکی مورد استفاده در صنعت فولاد، می‌توان اکسید آهن موجود در گل قرمز را با استفاده از پلاسمای هیدروژن به آهن تبدیل کرد. در این فرایند، فولاد بدون انتشار کربن‌دی‌اکسید از چهار میلیارد تن گل قرمز انباشته‌شده تولید می‌شود.. این مقدار برابر با یک سوم تولید سالانه فولاد در سراسر جهان است و نه تنها مسائل زیست محیطی را حل می‌کند بلکه از نظر اقتصادی نیز مقرون به صرفه خواهد بود! اما چگونه؟
فرآیند کاهش پلاسما؛ راهکاری نوین در صنعت فولاد
مطالعه منتشرشده در مجله نیچر، چگونگی استفاده از گل قرمز به عنوان ماده خام در صنعت فولاد را نشان می‌دهد. این ضایعات تولید آلومینیوم، که تا 60 درصد از اکسید آهن تشکیل شده است، در فرآیندهای صنعتی به کار می‌روند و به تولید فولاد کمک می‌کنند. دانشمندان گل قرمز را در یک کوره قوس الکتریکی ذوب کرده و همزمان اکسید آهن موجود را با استفاده از پلاسمای حاوی ده درصد هیدروژن به آهن تبدیل کرده‌اند. این فرآیند که “کاهش پلاسما” نام دارد، تنها ده دقیقه طول می کشد و در طی آن آهن مایع از اکسیدهای مایع جدا می شود و سپس می توان آن را به راحتی استخراج کرد. آهنِ به‌دست آمده آنقدر خالص است که می توان مستقیماً آن را به فولاد تبدیل کرد!
جالب است بدانید که اکسیدهای فلزی باقیمانده از این فرآیند دیگر خورنده نیستند. این ضایعات هنگام خنک شدن مواد شیشه مانندی را تشکیل می‌دهند که می تواند در صنعت ساختمان‌سازی استفاده شود.