Błysk aluminium towarzyszy nam na każdym kroku – wykorzystujemy ten materiał do wytwarzania wielu produktów codziennego użytku, od puszek na napoje, aż po samochody. Zapytaliśmy metalurga Caspera van der Eijka, co sprawia, że glin – bowiem taka jest chemiczna nazwa aluminium – jest na wagę złota.
Mimo że glin jest najobficiej występującym na Ziemi metalem, stanowiącym ponad 8 % masy jądra Ziemi, został odkryty dopiero w latach 20. XIX wieku, przez duńskiego fizyka Hansa Christiana Ørsteda. Częściowym wytłumaczeniem może być fakt, że glin nie występuje w przyrodzie w czystej postaci, gdyż łatwo wiąże się z innymi pierwiastkami, takimi jak tlen.
Głównym źródłem glinu jest skała osadowa nosząca nazwę boksytu. Van der Eijk tłumaczy: „Do wyprodukowania jednego kilograma metalicznego glinu potrzeba około czterech kilogramów boksytu. Po wydobyciu rudy boksytu następuje ekstrakcja tlenku glinu. W dalszej kolejności glin i tlen są oddzielane za pomocą prądu elektrycznego przepuszczonego przez stopiony roztwór tlenku glinu i minerału kriolitu, który rozpuszcza minerały tlenkowe”.
Dopiero pod koniec XIX wieku aluminium zaczęto produkować na skalę przemysłową, a jego właściwości okazały się nieocenione. Aluminium jest lekkie – ma masę wynoszącą około jednej trzeciej masy stali. „Jest też miękkie i plastyczne, dzięki czemu może być łatwo odlewane lub formowane w wiele różnych produktów”, dodaje Van der Eijk.
Jest powszechnie stosowane w opakowaniach (w puszkach i w folii aluminiowej), urządzeniach konsumenckich (takich jak telefony i komputery), transporcie (samochody, samoloty, statki i pociągi) oraz przewodach energetycznych, ponieważ jest tańsze niż miedź i wykazuje lepszy stosunek przewodności do masy.Okazuje się, że nie do końca.
Gdy żelazo jest wystawione na działanie wilgoci i tlenu, pokrywa się brązowo-czerwoną kruchą substancją, którą nazywamy rdzą. Jako że stal jest stopem, którego głównym składnikiem jest żelazo, ona także rdzewieje.
Inne metale również korodują pod wpływem tlenu lub wody, jednak nie nazywamy tego procesu rdzewieniem. Przykładem może być zielonkawa warstwa, którą pokrywają się danych budynków wykonane z miedzi, mosiądzu lub brązu.
„Aluminium bardzo szybko reaguje z tlenem, w wyniku czego na jego zewnętrznej warstwie powstaje cienka warstwa tlenku glinu, która uniemożliwia dotarcie większej ilości tlenu do metalu i zapewnia mu ochronę”, wyjaśnia Van der Eijk.
Nie oznacza to jednak, że aluminium jest całkowicie odporne na czynniki zewnętrzne.
Kontakt ze słoną wodą może powodować powstawanie małych otworów, które nazywamy wżerami. Co więcej, aluminium będzie korodować, jeśli zostanie wystawione na działanie środowiska alkalicznego. Jednocześnie jest bardziej odporne na kwasy i jest w stanie wytrzymać kontakt z napojami bezalkoholowymi o pH niższym niż 3.
„Nie sprawdza się w przypadku łączenia z mokrym betonem. Po połączeniu cementu portlandzkiego z wodą w celu otrzymania betonu powstaje bardzo alkaliczny wodorotlenek wapnia, który może powodować pękanie aluminium”, zauważa Van der Eijk.Aluminium może być w nieskończoność poddawane recyklingowi przy ograniczonych stratach materiałowych. Jak czytamy w serwisie Recycling World: „Ta właściwość dotycząca możliwości nieograniczonego recyklingu powoduje, że dziś około 75 % z prawie miliarda ton aluminium, jakie kiedykolwiek wyprodukowano, jest nadal w użyciu”.
Aluminium pozwala też na zastąpienie mniej zrównoważonych materiałów budowlanych, gdy osiągną koniec swojego cyklu życia, przy czym autorzy artykułu w Recycling World dodają, że „Do recyklingu aluminium potrzeba nawet 95 % mniej energii niż do produkcji pierwotnego metalu, co pozwala wyeliminować związane z tym emisje, w tym gazów cieplarnianych”.
Dodatkowo jest ono idealnym materiałem do budowy elementów infrastruktury, takich jak panele słoneczne i turbiny wiatrowe, niezbędnych w zielonej transformacji energetycznej. Pozostaje również atrakcyjne dla sektora transportowego, gdyż zmniejszona masa pojazdów przyczynia się do obniżenia emisji.
Wciąż istnieją jednak wątpliwości co do zrównoważonego charakteru produkcji aluminium.
„Obecnie podczas produkcji każdego kilograma metalicznego aluminium powstaje ponad kilogram czerwonego błota, które trafia na składowiska odpadów. Ponadto elektroliza powinna odbywać się bez emisji CO2”, mówi Van der Eijk.
Właśnie taki cel postawił przed sobą Van der Eijk w finansowanym przez UE projekcie ENSUREAL. Zespół ENSUREAL zmodyfikował standardowy proces produkcyjny Pedersena, tak aby umożliwić wykorzystanie rud niższej jakości, a także zastąpić materiały węglowe wodorem, a kopalne materiały węglowe biowęglem, co pozwoliło by na uzyskanie wartościowych produktów ubocznych, takich jak materiały budowlane.
„Aluminium jest od dawna nazywane zielonym metalem i chociaż nie zasłużyło jeszcze w pełni na to miano, jestem przekonany, że pozostaje kluczowe dla gospodarki o obiegu zamkniętym”, dodaje na koniec Van der Eijk.
Więcej informacji o badaniach Van der Eijka można znaleźć w tym artykule: Bezodpadowa produkcja tlenku glinu w Europie
poleca:
