획기적인 개발을 통해 연구원들은 철강 및 알루미늄 산업 모두의 환경 영향을 줄이기 위한 경제적으로 실행 가능한 방법을 공개했다. 독일 Max-Planck-Institut für Eisenforschung의 과학자들은 수소를 활용하여 알루미늄 생산의 부산물인 독성 붉은 진흙을 녹임으로써 단 10분 만에 친환경 강철을 생산하는 공정을 고안했다.

알루미늄 산업은 매년 약 1억 9,800만 톤(1억 8,000만 톤)의 레드머드(red mud)로 알려진 보크사이트 잔류물을 생성한다. 이는 높은 알칼리도와 풍부한 독성 중금속 함량으로 인해 환경 문제를 야기한다. 전통적으로 레드머드는 대규모 매립지에 처리되므로 처리 비용이 많이 든다. 동시에 철강산업은 전 세계 이산화탄소 배출량의 8%를 차지해 상당한 기여를 하고 있다. 이러한 환경적 우려에도 불구하고 철강과 알루미늄 수요는 2050년까지 최대 60%까지 급증할 것으로 예상된다.

수석 저자인 Matic Jovičević-Klug는 "우리 공정은 알루미늄 생산의 폐기물 문제를 동시에 해결하고 철강 산업의 탄소 배출량을 개선할 수 있습니다."라고 말한다. 레드머드는 최대 60%의 산화철로 구성되어 있으며, 연구진은 진흙을 녹이기 위해 전기 아크로와 10%의 수소를 함유한 플라즈마를 사용했다. 이 공정을 통해 효율적으로 액체 철과 산화물로 환원되어 강철로 직접 가공할 수 있는 순수한 철을 쉽게 추출할 수 있다. 생성된 금속 산화물은 건설 산업 분야에 적합한 유리 같은 물질로 응고된다.

다른 연구에서는 코크스를 사용하여 레드머드에서 철을 생산하여 철을 오염시키고 상당한 이산화탄소 배출을 초래했지만 녹색 수소를 환원제로 사용하는 현재 접근 방식은 이러한 환경 영향을 최소화한다. 해당 연구의 교신 저자인 Isnaldi Souza Filho에 따르면, “만약 녹색 수소를 사용하여 현재까지 전 세계 알루미늄 생산에서 생성된 40억 톤의 레드머드에서 철을 생산한다면 철강 산업은 거의 15억 톤을 절약할 수 있다. CO2 생산의 절약이다”

이 공정은 레드머드에 존재하는 독성 중금속을 중화할 뿐만 아니라 가치 있는 금속을 분리하고 재사용할 수도 있다. 연구진은 그린 수소를 사용해 레드머드에서 직접 철을 생산하는 것의 환경적, 경제적 이점을 강조하며, 계산에 따르면 머드에 산화철이 35% 포함되어 있는 경우 경제적 타당성을 나타낸다.

환경적 이점 외에도 플라즈마 환원 공정은 금속 산업에서 널리 사용되는 기존 전기 아크로와 일치하므로 지속 가능성을 추구하는 산업에 대한 제한된 투자가 필요하다. 연구의 공동 저자인 Dierk Raabe는 연구에서 경제적 측면을 고려하는 것의 중요성을 강조하며 이 혁신적인 방법을 활용하기로 한 결정은 업계의 손에 맡긴다.

작성자: Impact Lab