Jak przypominają naukowcy z University of Minnesota, przemysł stalowy odpowiada za 7 proc. emisji dwutlenku węgla. Tradycyjna produkcja stali opiera się przy tym na użyciu koksu, który pełni rolę źródła energii i tzw. reduktora, a podejście to generuje ogromne ilości CO2.

Naukowcy opracowali alternatywną metodę opartą na plazmie wodoru. W tej technologii reaktywne atomy wodoru oddzielają tlen od rudy, tworząc czyste żelazo i wodę jako jedyny produkt uboczny.

Proces może przebiegać nawet w temperaturze pokojowej, co znacząco ogranicza zapotrzebowanie na energię. Dzięki specjalnie dostosowanej technice mikroskopii transmisyjnej badaczom udało się po raz pierwszy zaobserwować ten proces redukcji w czasie rzeczywistym w skali ok. 1 nanometra.

To około 100 razy wyższa rozdzielczość niż dotychczas stosowanych metodach, które ograniczały się do setek nanometrów i pozwala ona lepiej poznać badany proces.

„Generowanie plazmy w skali porównywalnej z grubością ludzkiego włosa było ogromnym wyzwaniem inżynieryjnym, ale udało się je pokonać dzięki współpracy z przemysłem” – podkreśla Peter Bruggeman, współautor badania opisanego w periodyku „Nature Communications”.

Zdaniem autorów dokładne poznanie mechanizmów redukcji w tak małej skali może przyspieszyć opracowanie technologii niskoemisyjnych w hutnictwie i pomóc w dekarbonizacji tego sektora.

„Tworzenie plazmy może być energetycznie znacznie bardziej wydajne niż podgrzewanie materiału” – podkreśla Andre Mkhoyan, współautor publikacji.

„Innowacja ta może pozwolić na modyfikowanie materiałów przy mniejszym zużyciu energii, co ostatecznie uczyni te procesy bardziej efektywnymi ekonomicznie” – dodaje.

Marek Matacz (PAP)

mat/ agt/