Červené bahno z výroby hliníka môže byť zdrojom „zeleného“ železa

Červené bahno je odpad, ktorý vzniká pri rafinácii bauxitu na oxid hlinitý (Al₂O₃). Z neho sa ďalším spracovaním vyrába hliník. V rámci výrobných procesov sa hromadí na skládkach a zadržiavacích nádržiach v množstve až 180 miliónov ton ročne. Stalo sa, že niektoré záchytné nádrže v priebehu rokov praskli a spôsobili ekologickú katastrofu.

Nedávny je prípad zo 4. októbra 2010 u našich južných susedov. Vtedy sa pretrhla priehrada nádrže továrne na výrobu hliníka v blízkosti maďarského mesta Ajka a niekoľko obcí zaplavila mohutná vlna jedovatého červeného kalu v objeme 1 milióna m³.

Červené bahno predstavuje jeden z vážnych odpadových produktov nebezpečných pre životné prostredie, pričom v celosvetovom meradle sa nahromadilo ohromujúce množstvo 4 miliárd ton.

Nemeckí vedci z Max-Planck-Institut für Eisenforschung, Institut für Bildsame Formgebung, RWTH Aachen University a Bundesanstalt für Materialforschung und –prüfung navrhli technológiu ako toto červené bahno premeniť na hodnotnú a udržateľnú surovinu pre výrobu železa pomocou redukcie na báze vodíka a plazmy. Výskum, popis ktorého publikovali v magazíne Nature, ráta s použitím „zeleného“ vodíka, preto autori operujú s pojmom „zelená“ oceľ. Samozrejme, takýmto procesom sa nedá vyrobiť „oceľ“, ako uvádza článok, keďže oceľ je až sekundárny produkt vyrábaný zo surového železa. Ale to nie je podstatné.

Likvidácia následkov havárie záchytnej nádrže pri meste Ajka

Prvým krokom pri výrobe hliníka je oddelenie oxidu hlinitého od ostatných materiálov v rude. Odpadom je červené bahno. Jeho červená farba pochádza práve z prítomných oxidov železa, ale obsahuje aj veľa iných materiálov, z ktorých niektoré môžu byť toxické. Navyše ide o materiál s veľmi zásaditým pH.

Tradičné metódy spracovávajú železné rudy ich reakciou s uhlíkom, čo tvorí oxid uhličitý. Pri výrobe „zelenej ocele“ je tento krok nahradený reakciou s vodíkom, pri ktorej je vedľajším produktom voda. Ak by išlo o „zelený“ vodík, vyrobený elektrolýzou pomocou elektriny z obnoviteľných zdrojov, množstvo emisií uhlíka spojených s výrobou železa by sa podstatne znížilo.

Nemeckí vedci sa rozhodli otestovať spôsob výroby zelenej ocele (respektíve železa) z červeného bahna. Materiál zahrievali v elektrickej oblúkovej peci v atmosfére z inertného argónu s 10-percentnou prímesou vodíka. V priebehu niekoľkých minút sa v zmesi začali objavovať hrudky kovového železa. Železo bolo pozoruhodne čisté. Železo tvorilo približne 98 percent hmotnosti materiálu v hrudkách.

Výskum zistil, že v zmesi sa tvoria aj malé kúsky relatívne čistého titánu. Existuje teda šanca, že technológia by sa teoreticky dala použiť aj pri výrobe ďalších kovov, musela by sa však optimalizovať.

Dobrou správou je, že po takomto spracovaní sa množstvo červeného bahna podstatne zníži a klesne aj jeho zásadité pH. V závislosti od zdroja pôvodného bauxitu môže odpad obsahovať aj relatívne vysoké koncentrácie iných cenných materiálov, napríklad vzácnych zemín. Tým sa však zoznam dobrých správ končí a nasledujú tie horšie, vďaka ktorým sa technológia javí ako komerčne nepriechodná.

Prvou nevýhodou je, že koncentrácia toxických materiálov z pôvodnej rudy bude po spracovaní výrazne vyššia. Ďalším mínusom je extrémna energetická náročnosť celého procesu – jednak pri prevádzke oblúkovej pece, ako aj pri výrobe „zeleného“ vodíka. Skutočnosť, že rudu na toto spracovanie už netreba ťažiť, lebo leží na skládkach, či v nádržiach, náklady do reálnej roviny neposunie.

Autori výskumu však ako protiargument používajú módnu mantru o znižovaní emisií uhlíka, respektíve CO₂. Mohli by sme to ukončiť replikou na spôsob českej filmovej klasiky Rozmarné léto: „Takýto spôsob „páchania dobra“ vyzerá trochu nešťastne“.