Producción ecológica de hierro

Científicos del Massachussets Institute of Technology (MIT), han dado a conocer una nueva técnica de fabricación del hierro sin producir dióxido de carbono y otros gases que originan el efecto invernadero.

El Instituto Americano del Hierro y el Acero (AISI, según sus siglas en inglés) anunció que un equipo liderado por Donald R. Sadoway del Departamento de Ciencia e Ingeniería de los Materiales, perteneciente al MIT, ha logrado la factibilidad técnica de la producción de hierro por medio de la electrólisis de óxidos difusos.

El vicepresidente de fabricación y tecnología del AISI, Lawrence W. Kavanagh, declaró que “...lo que hace a la electrólisis de óxidos difusos diferente de otras tecnologías de producción de metales es que es totalmente libre de carbono y por lo tanto no genera dióxido de carbono en forma gaseosa, sino solamente oxígeno...”

El trabajo fue financiado por el Departamento de Energía del AISI, bajo su programa de desarrollo de tecnología, cuyo objetivo es incrementar la competitividad de la industria del acero de los Estados Unidos favoreciendo el ahorro energético y el cuidado del ambiente. De acuerdo al AISI, la labor del MIT marca uno de los avances notables del proyecto.

En la electrólisis de óxidos difusos para fabricar hierro, se hace pasar una corriente eléctrica a través de una solución de óxido de hierro, que se transforma en hierro líquido y oxígeno, siendo este gas el principal subproducto del proceso.

Conocida originalmente como piro-electrólisis, la tecnología usa la energía eléctrica para la reacción química. El óxido de hierro se introduce dentro de un reactor denominado celda de electrólisis, donde se disuelve en una solución de otros óxidos difusos. Cuando la corriente eléctrica pasa a través de la celda desde un extremo (el ánodo) hacia el otro (el cátodo), en la interfase de los óxidos difusos y el cátodo se forma hierro líquido. El principal subproducto, oxígeno, burbujea en el ánodo.

Las propiedades eléctricas y químicas de los óxidos difusos usados en el proceso son un elemento crítico para determinar, entre otras cosas, las necesidades de energía que serán involucradas.

{adr}La importante ventaja del proceso reside en que la electrólisis es una tecnología conocida en la industria metalúrgica. De hecho, la producción de aluminio mundial es llevada a cabo mediante electrólisis, pero en la nueva técnica no se genera carbono.

La tecnología no será verdaderamente viable hasta que el mundo tenga un abundante suministro de energía eléctrica libre de carbono, como por ejemplo, hidroeléctrica, nuclear, solar, etc. De lo contrario, solamente se estaría cambiando la fuente de contaminación.

Sadoway y sus colaboradores vienen investigando cómo eliminar los negativos efectos ambientales de la producción de acero (cuyos componentes principales son el hierro y carbono), una industria que origina cerca de un cinco por ciento de todos los gases de efecto invernadero generados por la actividad humana. Pero al comienzo y dada la lentitud de la investigación, se carecía de una adecuada financiación e incentivo económico por parte de la industria del acero, fundaciones o institutos.

“Lo que es diferente esta vez es que contamos con los recursos para descubrir la ciencia básica que determina esta técnica...”, dijo Sadoway, profesor de Química de Materiales en el MIT, para agregar que “...nadie ha estudiado la electroquímica de un proceso que opera a 1600º C...”

El resultado, de acuerdo a Sadoway, permite confirmar que la electrólisis de óxidos difusos llevará la productividad de la fabricación de hierro a cinco o diez veces mayor que la de aluminio. Esta perspectiva hará cambiar mucho la evaluación técnica cuando se trate de una escala industrial y se abre un camino en la construcción de celdas piloto para validar el nuevo proceso.

Las ventajas para la producción del acero serían enormes, con la posibilidad de lograr aleaciones de mayor pureza. Además, el carbono usado en el proceso actual de elaboración de aceros contiene azufre, un contaminante que origina un metal de baja calidad. De esta forma, se eliminarían los pasos para quitar el azufre del acero, ahorrando así considerable energía y dinero.

El MIT continuará con los experimentos para determinar cómo incrementar los índices de producción del hierro y descubrir nuevos materiales capaces de prolongar la vida de componentes de reactores dentro de límites industrialmente prácticos.