Luyện sắt từ
nguyên liệu là quặng sắt thô đặc biệt tiêu tốn
năng lượng
và phát thải CO2 nhiều nhất vì phải dùng
Carbon để khử oxy trong oxít
sắt thành ra sắt và CO2, còn carbon dư thừa thì được loại bỏ bằng cách
phản ứng với khí ôxy.
Trong số các ngành công nghiệp khác nhau trên phạm vi toàn cầu, theo Cơ
quan Năng lượng Quốc tế (IEA) thì ngành công nghiệp sắt và
thép là ngành
tiêu thụ lớn thứ hai về
năng lượng (sau dầu khí và chế biến hóa chất),
và là ngành sản xuất phát thải lớn nhất carbon dioxide.
Các nhà khoa học từ lâu đã tốn nhiều công sức để thay đổi công nghệ này,
nhưng rất khó khăn. Nay thì chúng ta đang có một bước tiến gần hơn đến
một phương pháp thay thế, tiêu thụ năng lượng thấp hơn và không phát
thải CO2, đó là phương pháp điện phân oxit sắt nóng chảy.
Học
sinh phổ thông đều được dạy và thực hành thí nghiệm chứng minh điện phân
nước: Cho một dòng điện chạy qua nước thì oxy sẽ tách ra khỏi nước và
chạy về anod. Tuy nhiên điện phân oxit sắt nóng chảy thì không đơn giản
như vậy, bởi vì anod ở đây phải chịu một điều kiện rất khắc nghiệt vì
phản ứng xảy ra ở trên 15000C và nhúng trong môi trường ăn mòn cực mạnh
do các oxyt phản ứng tức thời với mọi kim loại tiếp xúc với chúng.
Với công nghệ mới này, sau vài giờ điện phân magnetit, Fe3O4, các Anod bằng hợp kim Cr90Fe10
(ảnh bên phải), dù bị chất điện giải bao phủ, vẫn có kích thước hầu như
không thay đổi so với kích thước và hình dạng ban đầu (ảnh bên trái).
Mấu chốt cho sự ổn định của hợp kim là sự hình thành của một lớp bao phủ
có tính dẫn điện được tạo bởi dung dịch của Cr2O3 với oxit nhôm (mà các
nhà nghiên cứu đã cho vào trong chất điện phân).
Đối với các lý
thuyết hiện tại về các quá trình oxy hóa trong môi trường khắc nghiệt
thì kết quả này còn là một sự thách đố, nhưng đối việc tìm tòi sử dụng
các hợp kim có các tính năng quý hiếm ở quy mô công nghiệp thì đây là
thành quả có tính chất mở đường. (Tác giả công trình: A. Allanore, L.
Yin, DR Sadoway, sắp công bố trên Nature).