Lidera Case Western Reserve desarrollo de proceso electroquímico sin carbono para producir metal de hierro
10 de julio de 2023.- Case Western Reserve lidera la investigación para desarrollar un proceso electroquímico sin carbono para producir metal de hierro como parte del esfuerzo del Departamento de Energía de EUA.
El ingeniero químico de la Universidad Case Western Reserve, Rohan Akolkar, dirige un equipo de investigación que trabaja para desarrollar un nuevo proceso electroquímico sin carbono para producir metal de hierro a partir del mineral.
hacia la eliminación de las emisiones nocivas de gases de efecto invernadero al reemplazar eventualmente la fabricación de hierro en altos hornos con un siglo de antigüedad por un nuevo proceso de producción de hierro electrolítico.
La reducción del mineral de hierro a metal requiere un uso intensivo de carbono y energía, lo que genera importantes emisiones de dióxido de carbono que impulsan el calentamiento global.
“No usamos carbono en absoluto en nuestro proceso, por lo que el hierro se puede producir de manera limpia”, dijo Akolkar, profesor de Innovación Energética de Milton y Tamar Maltz en la Escuela de Ingeniería Case.
“Entre el 7 y el 8 % de las emisiones de gases de efecto invernadero se deben a la fabricación de acero, y la industria ha estado practicando la misma tecnología durante más de un siglo. Esto puede no ser sostenible”.
La fabricación de hierro en un alto horno implica combinar carbón y mineral de hierro a temperaturas muy altas para «reducir» el mineral de hierro a «arrabio», la materia prima clave en la industria del acero, según el Departamento de Energía de EUA (DOE). Pero cuando el carbono reacciona con el oxígeno del mineral, el resultado es gas de dióxido de carbono.
Recientemente, el equipo de Akolkar ganó una subvención de $1 millón de la Oficina de Descarbonización y Eficiencia Industrial del DOE.
Akolkar, en el extremo derecho con parte de su equipo de investigación. Desde la izquierda: Ben Holcombe, estudiante de doctorado; Ruwani Wasalanthri, investigadora postdoctoral; y el ingeniero de investigación Nicholas Sinclair.
Case Western Reserve liderará un equipo que incluye al Laboratorio Nacional Lawrence Livermore (LLNL), la Universidad de Arizona y Cleveland-Cliffs Inc. , la compañía de acero laminado plano más grande de América del Norte y un proveedor líder de acero para automóviles.
Hace poco más de un año, el presidente Eric W. Kaler y el director del LLNL, Kim Budil, firmaron un acuerdo para acelerar sus colaboraciones institucionales.
“Nuestros dos equipos han aprovechado las oportunidades para asociarse con enorme entusiasmo e ingenio”, dijo el presidente Kaler en ese momento.
Akolkar dijo que su equipo ha desarrollado una química y un proceso únicos, un novedoso método de electrólisis de sales fundidas, que mantiene la sostenibilidad al frente y al centro.
“Es vital que nuestro proceso sea rentable para que tenga un impacto transformador en la industria y la sociedad”, dijo Akolkar. “Nuestro proceso tiene los beneficios de ser de bajo costo y puede lograr altas tasas, pero también utiliza productos químicos ambientalmente benignos. Juntas, estas ventajas nos ayudarán a desarrollar no solo un proceso novedoso, sino también uno que sea verdaderamente tecnoeconómicamente viable”.
El equipo de Akolkar, que incluye al ingeniero de investigación de Case Western Reserve, Nicholas Sinclair, ha sido pionero en los métodos de electrólisis de sales fundidas para varios metales.
Usando sales fundidas, la electroquímica se puede realizar a temperaturas moderadamente altas. Esto permite que la producción de metales electrolíticos se practique de forma económica y a escala industrial.
Akolkar también demostró recientemente el uso de esta tecnología para la producción doméstica sostenible de metales críticos como el neodimio .
El DOE anunció el premio como parte de una iniciativa más amplia de $135 millones que involucra 40 proyectos en universidades, laboratorios nacionales y empresas en 21 estados. El objetivo de la agencia es reducir la contaminación industrial por carbono y llevar a la nación hacia una economía de cero emisiones netas para 2050.
El proyecto de Case Western Reserve se encuentra entre los 10 enfocados en la descarbonización del hierro y el acero . El DOE también financió proyectos para la descarbonización de productos químicos, cemento y concreto, alimentos y bebidas, y productos de papel y forestales, así como proyectos para la descarbonización en múltiples industrias.
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