Karbon emisyonlarını azaltabilecek yeni bir demir üretim yöntemi ortaya çıktı

xguru · 2024-02-11T10:02:01+09:00

Demir, çeliğin ana bileşenidir ve Dünya atmosferi üzerinde yük oluşturur; küresel sera gazı emisyonlarının %8'ini oluşturur Kimyagerler, demir üretimini çok daha çevre dostu hale getirebilecek bir yöntem geliştirdi Elektrik kullanarak demir cevheri ile tuzlu suyu metalik demire ve sanayide yararlı diğer kimyasallara dönüştüren bu yöntem maliyet açısından etkilidir, rüzgar ve güneş enerjisinden sağlanan elektrikle iyi çalışır ve hatta karbon negatif olabilir; yani karbondioksit (CO2) üretmekten daha fazlasını tüketir Demirin çıkarılması ve yeni yaklaşım Demir, Dünya'da en bol bulunan elementlerden biridir; ancak doğal halde, demir cevherini oluşturan çeşitli minerallerde oksijenle bağlanmış durumdadır Metalik demiri çıkarmak için genellikle demir cevheri, kok adı verilen yüksek karbonlu kömürle karıştırılır ve yaklaşık 1500°C gibi yüksek sıcaklıklarda ısıtılır Bu süreçte karbon atomları demirdeki oksijen atomlarını uzaklaştırır, atmosfere CO2 salınır ve geriye erimiş metal kalır Çelik üreticileri daha sonra bu demire az miktarda karbon ve diğer iz metaller ekleyerek çelik üretir Demir ve çelik üretiminin sorunları Demir ve çelik üretmenin bu yöntemi ucuz ve kendini kanıtlamış olsa da, kayda değer miktarda CO2 salımı yapar Her yıl 2,5 milyar ton demir çıkarılıyor ve bunu metalik demire indirgeme süreci, tüm binek otomobillerin egzozları kadar CO2 salıyor Bu nedenle bilim insanları, sera gazı üretmeden ekonomik olarak uygulanabilir metalik demir üretim yöntemleri arıyor Demir arıtımı için yeni elektrokimyasal yaklaşım Oregon Üniversitesi'nden kimya mühendisi Paul Kempler ve meslektaşları, tuzlu sudan klor üreten endüstriyel bir sürecin demir üretimi için yeniden kullanılıp kullanılamayacağını sorguladı Bu "klor-alkali" sürecinde, sodyum klorür içeren su bir elektrokimyasal hücreye konur; anotta klorür iyonlarından elektron çekilerek klor gazı üretilir, katotta ise elektronlar su moleküllerini ayırır ve sodyum iyonlarıyla birleşerek sodyum hidroksit ve hidrojen gazı oluşturur Kempler'in ekibi demiri arıtmak için, katoda demir oksit parçacıkları ekleyerek elektronların demir oksitten oksijen atomlarını koparmasını, sodyum hidroksit oluşmasını ve geriye katı metalik demir kalmasını sağladı Yeni yöntemin verimliliği ve potansiyel faydaları Bu süreç oldukça verimlidir ve araştırmacılar, klor ile sodyum hidroksitin bir kısmını mevcut piyasa fiyatlarından satarak tüm sürecin, yüksek fırında demir üretimiyle kabaca aynı maliyetle demir üretebileceğini tahmin ediyor Sodyum hidroksit CO2'yi bağlayıp karbon bazlı minerallere dönüştürebildiği için, bu süreç CO2 yakalamaya yardımcı olabilir ve karbon negatif hale gelebilir Endüstriyel uygulama için zorluklar ve görünüm Laboratuvar deneyleri ile endüstriyel süreçler arasında hâlâ önemli bir mesafe var ve teknolojiyi ölçeklendirmek için çözülmesi gereken sorunlar bulunuyor. Oregon grubunun düzeneği, demir kadar klor gazı da üretiyor; klor gazının pek çok endüstriyel kullanımı olsa da, yeni yöntemin ölçeklendirilmiş bir versiyonunda ortaya çıkacak miktar ihtiyaç duyulandan fazla olabilir ve kirliliğe yol açabilir. Ayrıca başlangıçtaki demir oksidin, çoğu cevherde bulunan safsızlıklardan arındırılmış temiz bir madde olması gerekiyor; bu da arıtma maliyetini yükseltebilir Kempler, bu kaygıların geçerli olduğunu kabul etmekle birlikte, üretimin endüstriyel klor gazı ihtiyacına göre ölçeklendirilmesi halinde yine de her yıl on milyonlarca ton CO2'siz demir ve klor üretilebileceğine dikkat çekiyor Demir oksidin arıtılması konusunda ise, sodyum hidroksitin demir cevherindeki iz safsızlıklara bağlandığı iyi bilindiğinden, bunun bir kısmı reaktörde kullanılmadan önce demir oksidi arıtmak için kullanılabilir; ekip şu anda bu yaklaşımı test ediyor

(science.org)

4 puan yazan xguru 2024-02-11 | 5 yorum | WhatsApp'ta paylaş

Demir, çeliğin ana bileşenidir ve Dünya atmosferi üzerinde yük oluşturur; küresel sera gazı emisyonlarının %8'ini oluşturur
Kimyagerler, demir üretimini çok daha çevre dostu hale getirebilecek bir yöntem geliştirdi
Elektrik kullanarak demir cevheri ile tuzlu suyu metalik demire ve sanayide yararlı diğer kimyasallara dönüştüren bu yöntem maliyet açısından etkilidir, rüzgar ve güneş enerjisinden sağlanan elektrikle iyi çalışır ve hatta karbon negatif olabilir; yani karbondioksit (CO2) üretmekten daha fazlasını tüketir

Demirin çıkarılması ve yeni yaklaşım

Demir, Dünya'da en bol bulunan elementlerden biridir; ancak doğal halde, demir cevherini oluşturan çeşitli minerallerde oksijenle bağlanmış durumdadır
Metalik demiri çıkarmak için genellikle demir cevheri, kok adı verilen yüksek karbonlu kömürle karıştırılır ve yaklaşık 1500°C gibi yüksek sıcaklıklarda ısıtılır
Bu süreçte karbon atomları demirdeki oksijen atomlarını uzaklaştırır, atmosfere CO2 salınır ve geriye erimiş metal kalır
Çelik üreticileri daha sonra bu demire az miktarda karbon ve diğer iz metaller ekleyerek çelik üretir

Demir ve çelik üretiminin sorunları

Demir ve çelik üretmenin bu yöntemi ucuz ve kendini kanıtlamış olsa da, kayda değer miktarda CO2 salımı yapar
Her yıl 2,5 milyar ton demir çıkarılıyor ve bunu metalik demire indirgeme süreci, tüm binek otomobillerin egzozları kadar CO2 salıyor
Bu nedenle bilim insanları, sera gazı üretmeden ekonomik olarak uygulanabilir metalik demir üretim yöntemleri arıyor

Demir arıtımı için yeni elektrokimyasal yaklaşım

Oregon Üniversitesi'nden kimya mühendisi Paul Kempler ve meslektaşları, tuzlu sudan klor üreten endüstriyel bir sürecin demir üretimi için yeniden kullanılıp kullanılamayacağını sorguladı
Bu "klor-alkali" sürecinde, sodyum klorür içeren su bir elektrokimyasal hücreye konur; anotta klorür iyonlarından elektron çekilerek klor gazı üretilir, katotta ise elektronlar su moleküllerini ayırır ve sodyum iyonlarıyla birleşerek sodyum hidroksit ve hidrojen gazı oluşturur
Kempler'in ekibi demiri arıtmak için, katoda demir oksit parçacıkları ekleyerek elektronların demir oksitten oksijen atomlarını koparmasını, sodyum hidroksit oluşmasını ve geriye katı metalik demir kalmasını sağladı

Yeni yöntemin verimliliği ve potansiyel faydaları

Bu süreç oldukça verimlidir ve araştırmacılar, klor ile sodyum hidroksitin bir kısmını mevcut piyasa fiyatlarından satarak tüm sürecin, yüksek fırında demir üretimiyle kabaca aynı maliyetle demir üretebileceğini tahmin ediyor
Sodyum hidroksit CO2'yi bağlayıp karbon bazlı minerallere dönüştürebildiği için, bu süreç CO2 yakalamaya yardımcı olabilir ve karbon negatif hale gelebilir

Endüstriyel uygulama için zorluklar ve görünüm

Laboratuvar deneyleri ile endüstriyel süreçler arasında hâlâ önemli bir mesafe var ve teknolojiyi ölçeklendirmek için çözülmesi gereken sorunlar bulunuyor.
Oregon grubunun düzeneği, demir kadar klor gazı da üretiyor; klor gazının pek çok endüstriyel kullanımı olsa da, yeni yöntemin ölçeklendirilmiş bir versiyonunda ortaya çıkacak miktar ihtiyaç duyulandan fazla olabilir ve kirliliğe yol açabilir.
Ayrıca başlangıçtaki demir oksidin, çoğu cevherde bulunan safsızlıklardan arındırılmış temiz bir madde olması gerekiyor; bu da arıtma maliyetini yükseltebilir
Kempler, bu kaygıların geçerli olduğunu kabul etmekle birlikte, üretimin endüstriyel klor gazı ihtiyacına göre ölçeklendirilmesi halinde yine de her yıl on milyonlarca ton CO2'siz demir ve klor üretilebileceğine dikkat çekiyor
Demir oksidin arıtılması konusunda ise, sodyum hidroksitin demir cevherindeki iz safsızlıklara bağlandığı iyi bilindiğinden, bunun bir kısmı reaktörde kullanılmadan önce demir oksidi arıtmak için kullanılabilir; ekip şu anda bu yaklaşımı test ediyor

5 yorum

rich8485 2024-02-11

Bunlar resmen üyelik açtırıyor...
Algı çalışmasının da binbir türü var.
Böyle yapınca bir harfi değiştirmenin özü mü değişiyor sanki?
Güneş ve rüzgar elektriğiyle iyi uyum sağlıyormuş, öyle mi? haha
Yahu o elektrik ne, süper ultra elektrik falan mı? Aman arkadaş... yenilenebilir enerjiyi sanki çevre dostuymuş gibi zorla pazarlamak istediklerini anlıyorum ama... sonuçta kendi kendini övmek değil mi bu?

constexprif 2024-02-13

Güneş ve rüzgâr çözüm olmasa bile, gerçekten süper ultra elektrik çıkarsa çevre dostu olur herhalde.

halfenif 2024-02-11

Şu anda "2050 karbon nötrlüğü" ile çok belirsiz biçimde bağlantılı bir IT projesi üzerinde çalışıyor olmam açısından bu oldukça ilginç.

Karbon emisyonları ya da çelik üretiminin benim yaptığım IT ile pek ilgisi olmayacağını düşünüyordum.. ama proje genelindeki unsurları gerçekten gözden geçirince, karbon emisyonlarıyla ilgili işler nedeniyle başlayan projelerin giderek daha da artacak gibi göründüğünü düşünüyorum.

xguru 2024-02-11

Hacker News görüşleri

Factorio oyuncusunun bakış açısı
- Demir üretimini elektrikli fırınlara yükseltmek, kirliliği azaltabilir ve kömür taşıma bantlarından da tasarruf sağlayabilir.
- Güneş panelleri kullanmak iyi bir tercih.
Klor-alkali süreci hakkındaki görüş
- Klor-alkali süreci, toksik atıkların %80'inden fazlasını oluşturan dioksinler ve poliklorlu bileşikler üretir.
- Demir rafinasyonunu elektrolize geçirmek her derdin devası gibi görünmüyor.
- Ancak bu araştırma, dökme metaller dışındaki başka metallerin elementlerine indirgenmesinde faydalı olabilir.
Birleşik Krallık'ın çelik üretimiyle ilgili görüş
- Birleşik Krallık, kendi çelik üretimini durdurup onun yerine ithalat yaparak CO2 salımı yapmıyormuş gibi davranıyor.
Elektrikle çelik üretimine dair bakış açısı
- Kuzey Afrika veya Orta Doğu gibi güneş enerjisinin bol olduğu çöl bölgeleri, çelik üretimi için en uygun yerler.
Alüminyum rafinasyonunun toksik yan ürünlerinden demir elde etmeye yönelik araştırma hakkındaki izlenim
- Alüminyum rafinasyonunun toksik yan ürünü olan kırmızı çamuru değerli demire dönüştürmenin maliyet etkin bir yoluna dair araştırma etkileyici.
Almanya'nın 'yeşil çelik' hamlesine dair not
- Almanya şu anda 'yeşil çelik' konusunu çok agresif biçimde ilerletiyor.
Karbon negatif Portland çimentosu üretimiyle ilgili bir bölüm
- İnşaat için karbon negatif Portland çimentosu üretimi hakkındaki bölüm ilgi çekici.
Helios Space şirketinin süreç iyileştirmesine dair not
- Sodyum ekleyerek çeşitli sorunları çözen Helios Space adlı bir şirket var; bu yöntem başka elementlerin rafinasyonuna da uygulanabilir.
Asit-baz akış bataryası önerisi
- HCL ve NAOH kullanarak yoğun saatlerde bir asit-baz akış bataryasını çalıştırmanın mümkün olup olmadığı soruluyor.
- Hidrojenin elektroliz yoluyla üretilmesi gerektiği için verim düşük olabilir.
Ekonomik iddialara eleştirel bakış
- Hakem değerlendirmesinde deney yöntemleri ve veri analizi incelenir, ancak ekonomik iddialar incelenmez.
- Büyük miktarda klor gazı üretimi (çok toksiktir) ve çok yüksek saflıkta demir cevheri gerekiyor; ayrıca saflaştırma maliyetine dair değerlendirme eksik.