Wasserstoffplasma zwischen drei Hohlelektroden und einer Schmelze aus Rotschlamm
Quelle: BAM
Rotschlamm fällt als Abfall bei der Raffination von Bauxit zu Aluminiumoxid, dem Ausgangsmaterial für die Aluminiumherstellung, im sogenannten Bayer-Prozess an. Mit einem jährlichen Anfall von etwa 180 Millionen Tonnen haben sich global bereits ca. 4 Milliarden Tonnen von diesem Abfall angehäuft. Da Rotschlamm etwa zur Hälfte aus Eisenoxid besteht und weitere wertvolle Rohstoffe wie Titan und Scandium enthält, ist er gleichzeitig eine Rohstoffquelle, die zukünftig genutzt werden sollte. In der aktuellen Publikation wird gezeigt, wie dieser Rotschlamm in ein wertvolles und nachhaltiges Ausgangsmaterial umgewandelt werden kann. Dadurch können 693 Millionen Tonnen grüner Stahl mit Hilfe einer auf Wasserstoffplasma basierenden Reduktion ohne fossile Brennstoffe produziert werden, was eine Reduzierung der stahlbezogenen CO2-Emissionen um 1,39 Milliarden Tonnen bedeuten würde. Der Prozess erfolgt durch schnelle Reduktion im flüssigen Zustand und die viskositätsbedingte Separation zwischen Eisen und oxidischer Schlacke. Wir erläutern die zugrundeliegenden chemischen Reaktionen und Phasenumwandlungen während dieser einfachen und schnellen Reduktionsmethode. Die Reduktion mittels Wasserstoffplasma in der Schmelze stellt einen nachhaltigen Ansatz für die Verwertung der Abfälle aus der Aluminiumproduktion bei gleichzeitiger Vermeidung von Treibhausgasen bei der Stahlherstellung dar.
Green steel from red mud through climate-neutral hydrogen plasma reduction.
Jovičević-Klug, M., Souza Filho, I.R., Springer, H. et al.
Nature 625, 703–709 (2024).