Un nuevo estudio realizado por investigadores de Alemania ha demostrado que el lodo rojo, un subproducto de la producción de aluminio, puede utilizarse para fabricar acero de forma más respetuosa con el medio ambiente (acero verde). El estudio, publicado en Nature, describe un método que utiliza hidrógeno y electricidad para extraer hierro y potencialmente otros metales del lodo rojo, que suele considerarse un residuo y un peligro.
El lodo rojo es un lodo de color marrón rojizo que queda tras la extracción de óxido de aluminio del mineral de bauxita. Contiene varios minerales y metales, entre ellos óxido de hierro, que representa entre el 30% y el 60% de su peso. El lodo rojo también es muy alcalino y tóxico, lo que supone una amenaza para el medio ambiente y la salud humana. Según el estudio, hay unos 4.000 millones de toneladas de lodo rojo almacenadas en depósitos de todo el mundo, y algunos de ellos han causado derrames y fugas catastróficos en el pasado.
Los investigadores hallaron un modo de convertir el lodo rojo en un recurso valioso mediante un sencillo proceso químico llamado reducción. La reducción es la eliminación del oxígeno de un compuesto, que puede conseguirse haciéndolo reaccionar con otra sustancia. En este caso, los investigadores utilizaron hidrógeno gaseoso como agente reductor y un horno de arco eléctrico como fuente de calor y electricidad. El horno de arco eléctrico es un dispositivo que produce una intensa corriente eléctrica entre dos electrodos, creando un plasma de gas ionizado que puede alcanzar temperaturas de más de 1800°C.
Los investigadores calentaron el barro rojo en el horno de arco eléctrico bajo una mezcla de hidrógeno y gas argón. El hidrógeno reaccionó con el oxígeno del óxido de hierro, formando agua y dejando hierro metálico. A continuación, el hierro se separó del resto del material mediante enfriamiento, trituración y tamizado. Los investigadores obtuvieron pastillas de hierro con una pureza del 98%, que pueden utilizarse para fabricar acero.
El proceso también redujo el volumen y la toxicidad del lodo rojo restante, facilitando su eliminación o reutilización. Los investigadores calcularon que el proceso podría producir entre 748 y 942 millones de toneladas de acero a partir del lodo rojo existente, lo que ahorraría más de mil millones de toneladas de emisiones de dióxido de carbono en comparación con el método convencional de producción de acero. El método convencional implica quemar carbón o coque para reducir el mineral de hierro, lo que libera grandes cantidades de dióxido de carbono y otros contaminantes.
Los investigadores también sugirieron que el proceso podría aplicarse a otros metales del lodo rojo, como el titanio, el vanadio y el cromo, útiles para fabricar aleaciones y otros productos. Afirmaron que el proceso podría ampliarse e integrarse en las plantas de aluminio y acero existentes, creando una economía circular de los metales y reduciendo el impacto ambiental de ambas industrias.
El estudio forma parte de un esfuerzo más amplio por encontrar formas más ecológicas y eficientes de producir acero, que es uno de los materiales más utilizados y con mayor intensidad de carbono del mundo. La producción de acero representa alrededor del 7% de las emisiones mundiales de dióxido de carbono, y se prevé que aumente a medida que crezca la demanda de acero. Algunos de los métodos alternativos que se han propuesto o probado son el uso de energías renovables, hidrógeno, biomasa o la captura y almacenamiento de carbono.
Los investigadores afirman que su método es sencillo, barato y eficaz, y que podría ayudar a resolver los problemas de la producción tanto de aluminio como de acero. Además, su método podría inspirar a otros investigadores para encontrar nuevos usos a otros tipos de residuos industriales, como las cenizas volantes, las escorias o las escombreras.
«Esperamos que nuestro estudio sensibilice y suscite un debate sobre el potencial del lodo rojo como fuente de acero ecológico, y que incite a las industrias del aluminio y el acero a tomar medidas para aplicarlo. También esperamos que nuestro estudio anime a otros investigadores a explorar las posibilidades de utilizar otros materiales de desecho para la producción de metales, y a crear sistemas más sostenibles y circulares de uso y reutilización de metales», ha declarado Matic Jovičević-Klug, uno de los autores del estudio e investigador del Instituto Max Planck de Investigación del Hierro, en Alemania.