Podle World Steel Association je tradiční výroba oceli zodpovědná za produkci oxidu uhličitého, která téměř dvojnásobně přesahuje váhu vyrobené oceli. Celkově to dělá asi 7 až 9 procent globální produkce oxidu uhličitého.
Jde o to, že se železo v přírodě vyskytujte obvykle ve formě oxidů, tedy v podstatě rzi. Aby bylo možné železo z oxidu vytáhnout ven, redukuje se železná ruda s koksem ve vysoké peci. Oxid uhelnatý ze spalovaného koksu se sloučí s kyslíkem z rudy, čímž se uvolní železo a společně s ním vznikne oxid uhličitý.
V současnosti probíhá ve světě značné úsilí o dekarbonizaci procesu výroby oceli, v němž se uplatňují různé metody. Spinout amerického institutu MIT Boston Metal vyvinul k tomuto účelu nový proces, který označují jako elektrolýza taveného oxidu (MOE, molten oxide electrolysis).
Boston Metal postavili elektrolytický reaktor na výrobu železa. Nedávno v něm vyrobili první tunu oceli, což je pro ně významným krokem k praktickému uplatnění zmíněného procesu MOE. Pokud by taková ocelárna měla k dispozici zelenou elektřinu, například ze solárních panelů, mohla by vyrábět ocel s nulovými emisemi oxidu uhličitého, pokud jde o výrobní proces.
Elektrolýza taveného oxidu zahrnuje smíchání železné rudy s elektrolytem v reaktoru, do něhož pustí elektrický proud. Tím odpadne nutnost spalovat koks a žhavit směs na teplotu zhruba 1 600 °C. V reaktoru dochází k tomu, že elektrony rozsekají vazby mezi atomy v železné rudě a jako odpadní produkt vznikne kyslík. Z elektrolytického reaktoru by neměla uniknout ani jediná molekula oxidu uhličitého.
Klíčem k úspěchu nové metody je speciální inertní anoda od Boston Metal, která umožňuje elektrolýzu, aniž by docházelo k její rychlé degradaci. Pro výrobu oceli tímto způsobem v průmyslovém měřítku je nutné používat více anod, což potvrzuje i zmíněná první tuna oceli z elektrolytického reaktoru, v němž již pracuje více anod současně. Jak uvádí výkonný ředitel Boston Metal Tadeu Carneiro, jsou první, kdo něco takového dokáže.
V Boston Metal teď pracuje experimentální elektrolytický reaktor, který za měsíc vyrobí právě jen asi tunu oceli, maximálně dvě. V příštím roce (2026) hodlají spustit demonstrační ocelárnu s vyšším výkonem a rádi by získali licenci na zelenou ocel.
Video: CO2-Free Fe: Green Steel Tour with Boston Metal
Vimeo: Boston Metal Industrial-Scale MOE Cell Tap
Literatura
Laserový systém ohlídá tavenou ocel. Rychle a levně.
Autor: Stanislav Mihulka (25.06.2018)
Volvo vyrábí první vozidlo světa z „bezfosilní“ oceli
Autor: Stanislav Mihulka (17.10.2021)
Kovová pěna jako základ lehkého pancéřování
Autor: Josef Pazdera (04.11.2021)
Nový modernizační systém slibuje snížit emise při výrobě oceli o 94 procent
Autor: Stanislav Mihulka (30.01.2023)
Solární průmysl: Ohnivzdorné cihly uskladní teplo pro průmyslové procesy
Autor: Stanislav Mihulka (05.08.2024)
Naxijský vodovod z 6. století před n. l.
Autor: Zdeněk Kratochvíl (20.08.2024)
Diskuze:
Někde je zakopaný pes
Kamil Kubu,2025-03-14 10:29:39
"Tím odpadne nutnost spalovat koks a žhavit směs na teplotu zhruba 1 600 °C."
Tahle věta není úplně správný překlad původního článku. Spalování koksu rozhodně odpadne, ale rozhodně ne žhavení směsi na teplotu 1600 °C.
Animace na stránkách Boston Metal https://www.bostonmetal.com/green-steel-solution/ naznačuje polo-kontinuální provoz, ale vynechává odpovědi na základní otázky.
Jak se celá ta věc nastartuje? Na obrázku už je tekutý elektrolyt a spodek reaktoru je tekuté železo, ale tomu muselo něco předcházet. Ani elektrolyt ani železo se v tekutém stavu rozhodně na začátku nenacházejí.
Kam se poděly nečistoty z rudy. Ruda rozhodně není čistý Fe2O3, i ty nejlepší koncentráty mají obsah nečistot do 5%. Dost možná se struska odplaví společně s částí elektrolytu na konci odpichu, ale o tom nic nepíšou. každopádně musí ten elektrolyt nějak vyrábět/čistit/recyklovat. Musí to vést elektrický proud, takže kov, mít bod varu vyšší než 1600 °C, nesmí se mísit ani reagovat s železem, ... Jestli on nebude dražší než to železo co dokáže vyrobit.
Kolik to sežere elektřiny na tunu železa? Ohřát 1,5 tuny Fe2O3 na požadovanou teplotu vyžaduje o něco víc než 1,5 GJ tepla, cca 430 kWh. na to panely na střeše ocelárny asi stačit nebudou.
Re: Hyen bude zalit taveninou a po duše n párou Ir plazma!!
Josef Hrncirik,2025-03-15 17:22:57
Production of Oxygen Gas and Liquid Metal by Electrochemical Decomposition of Molten Iron Oxide
Dihua Wang, Andrew J. Gmitter and Donald R. Sadoway
Published 4 April 2011 • © 2011 ECS - The Electrochemical Society
Journal of The Electrochemical Society, Volume 158, Number 6Citation Dihua Wang et al 2011 J. Electrochem. Soc. 158 E51DOI 10.1149/1.3560477
Abstract
Molten oxide electrolysis (MOE) is the electrolytic decomposition of a metal oxide, most preferably into liquid metal and oxygen gas. The successful deployment of MOE hinges upon the existence of an inert anode capable of sustained oxygen evolution z taveniny při cca 1600°C.
Herein we report the results of a program of materials design, selection, and testing of candidate anode materials and demonstrate the utility of iridium in this application. An electrolysis cell fitted with an iridium anode operating at 0.55 A cm−2 produced liquid metal and oxygen gas by the decomposition of iron oxide 5 or 10 wt % FeO dissolved in a MgO(16 wt %)–CaO(18 wt %)–Al2O3(20 wt %)–SiO2 (46 wt %).
An iridium wire, 0.5 mm diameter, 9.5 cm long, immersed 1.4 cm into the melt, served as the anode, while a molybdenum rod, 3.17 mm diameter, served as the cathode. The cell was also fitted with a reference electrode consisting of a molybdenum rod, 3.17 mm diameter. Temperature was set at 1575°C.
Galvanostatic electrolysis was performed at a current density of 0.55 A cm−2 for a period of 6.35 h on a melt composed of the alumino-silicate supporting electrolyte containing 5 wt % FeO / the electrolyte.
The mass of the iridium wire was 440.13 and 437.12 mg before and after electrolysis, respectively. The 3.01 mg weight loss of the entire iridium wire is equivalent to a consumption rate of ∼7.7 mm/year when ascribed only to the section of wire immersed.
The erosion rate of iridium was measured to be less than 8 mm y−1. The stability of iridium is attributed to a mix of mechanisms including the electrochemical formation and simultaneous thermal decomposition of a surface film of iridium oxide.
The condition of the iridium anode is depicted before and after electrolysis (the entrained electrolyte was removed by immersing the iridium wire in 47–51% HF aqueous solution for 45 min) in Figs. 4a and 4b, respectively, showing a change in surface finish but no perceptible change in dia meter ani o metr.
The black trace of Fig. 3 shows that the potential on the anode as measured between it and the reference electrode remained nearly constant.
The performance of this material as an inert anode for MOE was assessed in the context of iron production by electrolysis of FeO dissolved in an alumino-silicate supporting electrolyte.
Fake! Nothing was assessed!!
3,01 mg Ir bylo Vy měněno (UK radeno) za x mg Fe!!!
1,4 cm 0,5 mm Ir drátu při i = 0,55 A/cm2 za 6,35 h tj. 22,9 ks proudem 0,55A .1,4 cm . 3,14 . 0,05 cm = 0,121 A po dobu 22 900 s, tj. ná bojem kalibru 2770 Arsenů (As), tj. 28,7 milých miliCoulombů vyredukovalo z Fe++ 14,35 milých milimolů khaki oceli = 14,35 . 55,8 = 801 mg UA šrotu v polní šedi či pouštní žluti.
Kto Vám dá (zapůjčí) za 8 q schrotu alespoň 3,01 kg Ir, když Ir planetka stále nepřichází do Amerického Zálivu nebo alespoň do NYC či DC?
greenwashing?
Tomáš Pilař,2025-03-14 09:08:32
No jestli tohle není greenwashing, tak už nevím co by bylo.
Hutnické/ocelářské procesy jsou kontinuální, pro využití "zelené" energie naprosto nevhodné. Nevhodnost se týká jak tepelných ztrát, když zařízení vychladne během "občasnosti" zdrojů, tak amortizace zařízení při jeho vychladnutí. Typická vysoká pec jede neořetržitě až do odstavení, pak musí projít generální rekonstrukcí (postaví se nová). Ostatní zařízení to mají podobné (taky se udržují při stálé teplotě).
Navíc ekonomická "přijatelnost" OZE je možná jenom proto, že zařízení jsou budována z materiálů vzniklých klasickými postupy. Když si člověk položí logickou otázku "Pokud je OZE výroba oceli 10x dražší než klasická, kolik bude stát elektřina vyrobená VE vyrobené z OZE oceli?" rozhodně nevyjde dobrý/použitelný výsledek. Navíc klidně může následovat další myšlenková iterace, v rámci které je tato 10x dražší elektřinu použita pro výrobu OZE oceli....
Bod tání železa, uhlík a účinnost
Tomáš Králík,2025-03-14 08:21:34
Oficiální bod tání železa je 1538 °C. Na videu je kov tekutý. To nesouhlasí s tvrzením v čláku, že odpadne nutnost spalovat koks a žhavit směs na teplotu zhruba 1 600 °C. A nesouhlasí to ani s tvrzením samotné firmy, kde přiznávají, že jejich železo má teplotu nad bodem tání. "When the cell heats to 1600°C, the electrons split the bonds in the iron oxide in the ore, producing pure liquid metal."
Bylo by vtipné, kdyby by se jim povedlo legovat jejich železo nějakým nefosilním uhlíkem na ocel a udělat z toho uhlíkově záporný proces. Kolik uhlíku by se dalo uložit do nově vyrobené oceli?
Dále se v příspěvku firmy chlubí modularitou. Podle mě rozdělení procesu do mnoha malý jednotek vzhledem k velikosti ocelárny není cestou k vyšší efektivitě, ale k vyšším ztrátám.
železo a ocel
Florian Stanislav,2025-03-13 22:11:31
Zdrojový text New Atlas hledí na nízké emise CO2, který otepluje...
Výroba železa oceli je bezpočtukrát ověřená a dobře popsaná technologie, tak to vzali trochu hopem : Ocelárna vyrábí železo.
A) Ocel obsahuje pod 1,7% uhlíku většinou jako Fe3C.
Elektrolytickou výrobou bez uhlíku by se získalo železo (bez uhlíku), ne ocel, což je až uvnitř textu.
"Boston Metal postavili elektrolytický reaktor na výrobu železa."
Takže ocelárna začíná výrobou železa.
B) Zdroj :
"Oxid uhelnatý z hořícího koksu se spojuje s kyslíkem a odstraňuje jej, čistí železo pro použití jako ocel, ale také vytváří skleníkový plyn, který otepluje planetu, oxid uhličitý."
To je hezké, ale vysokopecní plyn obsahuje
22–30 % CO, 1–8 % H2,< 1 % CH4, 10–18 % CO2, 50–60 % N2
Takže pokud vzniká CO2 tak hlavně tím, že se vysokopecní plyn s CO spaluje a používá v rekuperátorech na předehřívání vzduchu na teplotu 1000 °C.
C) Asi 1/3 rudy se redukuje oxidem uhelnatým při teplotách kolem 1000 °C, 2/3 rudy se redukují uhlíkem při vyšších teplotách .
Takže podstatná část rudy se redukuje přímo koksem ( uhlíkem).
D) Elektrolýzou vyrobené železo se nejspíš zpracuje na ocel v elektrických pecích (kelímkových nebo indukčních), takže přebytky solární elektřiny by se snad daly využít i tam. Včetně snížení uhlíkové stopy, značná část výroby elektřiny je pořád z fosilních paliv.
Pro přispívání do diskuze musíte být přihlášeni