Producción electrificada del hierro

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Descubren que las aleaciones de cromo permitirían aplicar una técnica menos contaminante en la producción de materiales como el acero.

En 2011, en todo el mundo se produjeron cerca de mil millones de toneladas de hierro, lo que contribuyó a un aumento del 5 por ciento de dióxido de carbono presente en la atmósfera. Al parecer, la industria metalúrgica representa una de las mayores responsables del sobrecalentamiento global del planeta. Mas ahora, Antoine Allanore, del Instituto de Tecnología de Massachussets, y sus colaboradores han desarrollado un método menos contaminantes para obtener hierro a partir de la electrólisis.

Hoy en día, el hierro se obtiene tras quemar su mineral en hornos de carbón a temperaturas de 1600 °C, cuyo resultado es una mezcla de hierro líquido y carbono, además del CO2, producto de la combustión. Sin embargo, una vez en el estado sólido, el metal obtenido presenta unas aplicaciones limitadas, a causa de la presencia de impurezas introducidas por el mismo carbono, que determinan su elevada fragilidad. Por esa razón, los productos de acero (aleación de hierro y carbono) más resistentes se obtienen tras la eliminación de la mayoría de dichos residuos.

Un método alternativo en la fabricación del hierro es la (MOE, por sus siglas en inglés), una técnica que permite la extracción de metales en el estado líquido a partir de sus óxidos y sin recurrir al empleo del carbono. Esta se basa en la disolución de un óxido del hierro en un electrolito formado por una mezcla de óxidos a temperaturas por encima de 1200 °C, por lo que los iones de cada componente se separan en metal y oxígeno tras la aplicación de una corriente eléctrica externa. Pese a que la MOE es considerada una técnica prometedora para mitigar las emisiones de CO2, su aplicación requiere electrodos formados por materiales que resistan a las condiciones extremas del proceso y, a la vez, permita la producción de oxígeno.

En un trabajo aparecido en la revista Nature, Allanore y sus colaboradores afirman que ánodos construidos a partir de aleaciones de cromo pueden superar esas limitaciones. En sus experimentos, los investigadores detectaron la formación en la superficie del ánodo de películas sólidas de óxidos del cromo y del aluminio, los cuales conducen electricidad y, al propio tiempo, garantizan la estabilidad del proceso electrolítico durante un periodo de 5 horas. Aunque es necesario un mayor desarrollo técnico para que el método llegue al mercado, los científicos aseguran que sus resultados podrían ayudar a diseñar un proyecto piloto que permita avanzar en la aplicación del mismo.

Uno de sus inconvenientes radica en que se necesitan sistemas electrolíticos en los que la distancia entre ánodo y cátodo sea suficientemente corto para evitar pérdidas de tensión entre los electrolitos, pero no tanto para permitir que los productos formados en cada electrodo (hierro y oxígeno) entren en contacto y vuelvan a formar óxidos de hierro. Con todo, el trabajo plantea el desarrollo de un proceso menos contaminante que los actuales, además de su aplicación a la extracción de otros metales a partir de sus óxidos correspondientes.

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