शोधकर्ताओं ने लगभग 10 मिनट में हरित स्टील का उत्पादन करने के लिए एल्यूमीनियम उत्पादन के दौरान उत्पन्न जहरीली लाल मिट्टी को पिघलाने के लिए हाइड्रोजन का उपयोग करने के लिए एक आर्थिक रूप से व्यवहार्य विधि तैयार की है, जिससे स्टील और एल्यूमीनियम उद्योगों के पर्यावरणीय प्रभाव को कम किया जा सके।
एल्यूमीनियम उद्योग हर साल लगभग 198 मिलियन टन (लगभग 180 मिलियन टन) बॉक्साइट अवशेष - "लाल मिट्टी" का उत्पादन करता है, जो अपनी उच्च क्षारीयता और विषाक्त भारी धातुओं की समृद्ध सामग्री के कारण बेहद संक्षारक है। ऑस्ट्रेलिया, चीन और ब्राजील जैसे देशों में, बची हुई लाल मिट्टी को अक्सर विशाल लैंडफिल में फेंक दिया जाता है, जहां इसका निपटान करना महंगा होता है। इस्पात उद्योग पर्यावरण को भी गंभीर नुकसान पहुंचाता है, जो वैश्विक कुल कार्बन डाइऑक्साइड उत्सर्जन का 8% हिस्सा है। हालाँकि, 2050 तक स्टील और एल्युमीनियम की माँग 60% तक बढ़ने की उम्मीद है।
लेकिन जर्मनी के मैक्स-प्लैंक-इंस्टीट्यूटफुर ईसेनफोर्सचुंग के वैज्ञानिकों के पास एल्यूमीनियम उत्पादन से विषाक्त लाल मिट्टी के उप-उत्पादों को हरे स्टील में बदलने का एक तरीका हो सकता है।
अध्ययन के प्रमुख लेखक मैटिक-जोविसेविक-क्रुगर ने कहा, "हमारी प्रक्रिया एल्यूमीनियम उत्पादन में स्क्रैप समस्या को एक साथ हल कर सकती है और इस्पात उद्योग के कार्बन पदचिह्न में सुधार कर सकती है।" "साथ ही एल्यूमीनियम उत्पादन में स्क्रैप समस्या का समाधान करें और इस्पात उद्योग के कार्बन पदचिह्न में सुधार करें।"
लाल मिट्टी में 60% तक आयरन ऑक्साइड होता है। इलेक्ट्रिक आर्क भट्टी में लाल मिट्टी को पिघलाने के लिए 10% हाइड्रोजन युक्त प्लाज्मा का उपयोग करने से इसे तरल लोहे और तरल ऑक्साइड में कम किया जा सकता है, जिससे लोहे को आसानी से निकाला जा सकता है। शोधकर्ताओं का कहना है कि प्लाज्मा कटौती तकनीक में केवल 10 मिनट लगते हैं, और उत्पादित लोहा इतना शुद्ध होता है कि इसे सीधे स्टील में संसाधित किया जा सकता है। धातु ऑक्साइड, जो अब संक्षारक नहीं है, ठंडा होने पर जम जाता है और इसलिए इसे कांच जैसी सामग्री में परिवर्तित किया जा सकता है जिसका उपयोग निर्माण उद्योग में भराव सामग्री के रूप में किया जा सकता है।
अन्य शोधकर्ताओं ने लाल मिट्टी से लोहा बनाने के लिए इसी तरह की विधि का उपयोग किया है, लेकिन कोक का उपयोग करके; हालाँकि, इस विधि के परिणामस्वरूप लोहे का भारी संदूषण होता है और बड़ी मात्रा में कार्बन डाइऑक्साइड का उत्पादन होता है। नए अध्ययन में इस्तेमाल की गई विधि हरित हाइड्रोजन को कम करने वाले एजेंट के रूप में उपयोग करके इन ग्रीनहाउस गैसों के उत्सर्जन से बचती है।
अध्ययन के संबंधित लेखक, इस्नाल्डी सूज़ा फिल्हो ने कहा: "यदि आज तक वैश्विक एल्यूमीनियम उत्पादन में उत्पादित 4 बिलियन टन लाल मिट्टी से लौह निकालने के लिए हरित हाइड्रोजन का उपयोग किया जाता है, तो इस्पात उद्योग लगभग 1.5 बिलियन टन कार्बन डाइऑक्साइड बचा सकता है।"
इस प्रक्रिया के माध्यम से, मूल रूप से लाल मिट्टी में मौजूद जहरीली भारी धातुओं को "लगभग बेअसर" कर दिया जाता है। बची हुई कोई भी भारी धातु धातु ऑक्साइड में मजबूती से बंधी होती है और लैंडफिल में छोड़ी गई लाल मिट्टी की तरह पानी से नहीं धुलती।
जोविसेविक-क्लुग कहते हैं, "कमी के बाद, हमने लोहे में क्रोमियम का पता लगाया। यह संभव है कि अन्य भारी और कीमती धातुएं भी लोहे में या एक अलग क्षेत्र में चली गईं। हम आगे के अध्ययन में इसकी जांच करेंगे। मूल्यवान धातुओं को अलग किया जा सकता है और पुन: उपयोग किया जा सकता है।"
शोधकर्ताओं का कहना है कि लाल मिट्टी से लौह उत्पादन के लिए सीधे हरे हाइड्रोजन का उपयोग न केवल पर्यावरण के लिए "दोगुना फायदेमंद" है, बल्कि अत्यधिक किफायती भी है। उनकी गणना के अनुसार, यदि लाल मिट्टी में 35% आयरन ऑक्साइड होता, तो यह प्रक्रिया को किफायती बनाने के लिए पर्याप्त होता। मौजूदा कीमतों पर हरित हाइड्रोजन और इलेक्ट्रिक आर्क फर्नेस बिजली की लागत, साथ ही लैंडफिलिंग लाल मिट्टी की लागत की गणना करते हुए, लाल मिट्टी में लौह ऑक्साइड का अनुपात 30% से 40% तक पहुंचने की आवश्यकता है, ताकि उत्पादित लोहा बाजार में प्रतिस्पर्धी हो सके।
ये रूढ़िवादी अनुमान हैं, क्योंकि लाल मिट्टी के प्रसंस्करण की लागत काफी कम होने की संभावना है। इसके अलावा, एल्युमीनियम स्मेल्टर सहित धातु उद्योग में इलेक्ट्रिक आर्क भट्टियों का व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है, जहां वे सीमित निवेश के साथ अधिक स्थिरता प्राप्त कर सकते हैं।
अध्ययन के सह-लेखक डिएर्क राबे ने कहा: "हमारे अध्ययन में, आर्थिक कारकों पर विचार करना भी महत्वपूर्ण था। अब यह उद्योग को तय करना है कि लाल मिट्टी में लोहे को कम करने के लिए प्लाज्मा का उपयोग किया जाए या नहीं।"
यह शोध नेचर जर्नल में प्रकाशित हुआ था।