Metode satu langkah memungkinkan ekstraksi hemat energi nikel dengan CO yang dikurangi2 Emisi untuk baterai dan stainless steel
To the point
- Menantang permintaan nikel: Permintaan nikel diperkirakan akan berlipat ganda sementara produksi nikel konvensional memancarkan sekitar 20 ton CO2 per satu ton nikel
- Proses baru yang berkelanjutan untuk produksi nikel: Para peneliti menemukan cara untuk mengekstrak nikel dari bijih bermutu rendah menggunakan plasma hidrogen alih-alih karbon. Proses satu langkah adalah CO2-Bebaikan dan menghemat energi dan waktu.
- Kemungkinan peningkatan: Untuk peningkatan, menerapkan busur pendek dengan arus tinggi, mengintegrasikan perangkat pengadukan elektromagnetik eksternal di bawah tungku, atau menggunakan injeksi gas, diperlukan, memastikan bahwa lelehan yang tidak dikurangi terus menerus mencapai antarmuka reaksi.
Untuk memerangi perubahan iklim dan mencapai industri iklim netral, emisi karbon harus dikurangi secara drastis. Bagian penting dari transisi ini adalah menggantikan pembawa energi berbasis karbon dengan listrik, terutama dalam aplikasi transportasi dan industri. Namun, pergeseran ini sangat tergantung pada nikel, bahan kritis yang digunakan dalam baterai dan stainless steel. Pada tahun 2040, permintaan nikel diperkirakan akan berlipat ganda karena meningkatnya elektrifikasi infrastruktur dan sistem transportasi. Namun, menghasilkan satu ton nikel saat ini memancarkan sekitar 20 ton CO2meningkatkan kekhawatiran tentang menggeser beban lingkungan dari transportasi ke metalurgi. Para peneliti di Max Planck Institute for Sustainable Material kini telah mengembangkan metode hemat energi yang bebas karbon untuk ekstraksi nikel. Pendekatan mereka juga memungkinkan penggunaan bijih nikel bermutu rendah, yang telah diabaikan karena kompleksitas proses ekstraksi konvensional. Tim Max Planck sekarang menerbitkan hasil mereka di jurnal Nature.
Satu langkah ke nikel hijau
-Jika kami terus memproduksi nikel dengan cara konvensional dan menggunakannya untuk elektrifikasi, kami hanya mengubah masalah daripada menyelesaikannya-, kata Ubaid Manzoor, peneliti PhD di Max Planck Institute for Sustainable Material. Manzoor dan rekan-rekannya telah mengembangkan metode baru untuk mengekstrak nikel dari bijih dalam satu langkah, menggunakan plasma hidrogen alih-alih proses berbasis karbon. Pendekatan ini tidak hanya memotong co secara tradisional, industri bergantung pada bijih bermutu tinggi, karena mengekstraksi nikel dari bijih bermutu rendah jauh lebih kompleks karena komposisi yang rumit secara kimia. Tidak seperti zat besi, yang dapat dikurangi dalam satu langkah dengan menghilangkan oksigen, nikel dalam bijih bermutu rendah terikat secara kimia dalam silikat magnesium kompleks atau oksida besi. Ekstraksi konvensional melibatkan beberapa tahap seperti kalsinasi, peleburan, pengurangan, dan pemurnian, yang intensif energi dan memiliki jejak karbon besar. Terobosan utama dari metode ini adalah kemampuannya untuk memproses bijih nikel bermutu rendah (yang menyumbang 60 persen dari total cadangan nikel) dalam tungku reaktor tunggal, di mana peleburan, pengurangan, dan pemurnian terjadi secara bersamaan, menghasilkan paduan Ferronickel yang halus secara langsung. -Dengan menggunakan plasma hidrogen dan mengendalikan proses termodinamika di dalam tungku busur listrik, kami dapat memecah struktur kompleks mineral dalam bijih nikel bermutu rendah menjadi spesies ionik yang lebih sederhana-bahkan tanpa menggunakan katalis-kata Isnaldi Souza Filho, pemimpin kelompok di Max Planck Institute untuk materi yang berkelanjutan.
Menuju Aplikasi Industri
Metode ini tidak hanya mengurangi emisi dan konsumsi energi, tetapi juga memperluas spektrum bijih nikel yang dapat digunakan, membuat ekstraksi lebih hemat biaya dan berkelanjutan. Langkah selanjutnya untuk tim Max Planck adalah meningkatkan proses untuk aplikasi industri. -Pengurangan bijih nikel menjadi spesies ionik yang lebih sederhana hanya terjadi pada antarmuka reaksi, bukan di seluruh lelehan, kata Ubaid Manzoor. -Dalam sistem yang ditingkatkan, sangat penting untuk memastikan bahwa meleleh yang tidak dikeluarkan secara terus menerus mencapai antarmuka reaksi.- Ini dapat dicapai dengan menerapkan busur pendek dengan arus tinggi, mengintegrasikan perangkat pengadukan elektromagnetik eksternal di bawah tungku, atau menggunakan injeksi gas. Ini adalah teknik industri yang mapan, membuat integrasi ke dalam proses yang ada layak.
Rute produksi nikel hijau membuka pintu menuju elektrifikasi sektor transportasi yang lebih berkelanjutan. Paduan nikel yang dikurangi dapat digunakan langsung dalam produksi stainless steel dan, dengan penyempurnaan tambahan, sebagai bahan untuk elektroda baterai. Selain itu, terak yang diproduksi selama proses pengurangan dapat berfungsi sebagai sumber daya yang berharga untuk industri konstruksi, termasuk produksi batu bata dan semen. Proses yang sama juga dapat diterapkan untuk kobalt, yang digunakan dalam kendaraan listrik dan sistem penyimpanan energi.
Yasmin Ahmed Salem
