Chinezii anunţă o nouă metodă de a produce oţel de 3.600 ori mai rapid decât cele actuale, cu un consum de energie semnificativ mai mic

China a anunţat azi o realizare tehnologică imensă, care poate avea un impact uriaş în sporirea productivităţii in industriei de producere a oţelului şi în toate industriile aferente ce folosesc oţelul ca materie primă, adică marea majoritate a domeniilor industriale la care ne-am putea gândi. Inginerii şi chimiştii chinezi anunţă că au dezvoltat o nouă metodă de a produce fierul topit, folosit pentru formarea aliajului de oţel, într-un timp cuprins între doar 3 şi 6 secunde, faţă de circa 5-6 ore, cât iar de obicei acest proces în furnalele obişnuite! Asta înseamnă că producţia ar putea derula de circa 3.600 mai repede decât are loc acum, cu implicaţii uriaşe în productivitate exprimată în cât poate produce anual o fabrică, dar şi în consumul de energie, care ar fi semnificativ mai mic decât cel actual, migrând mai uşor şi spre energie regenerabilă.

Industria producătoare de oţel e unul din cei mai mari generatori de emisii în lume, întrucât foloseşte temperaturi mari pentru furnalele sale şi timp îndelungat pentru procesele de purificare a minereului de fier iniţial în fier curat, după care turnarea acelui fier curat topit în aliaje de oţel. Doar acum o săptămână scriam despre Suedia, spre exemplu, care construieşte cea mai mare fabrică din lume care va produce oţel exclusiv de energie regenerabilă. Spuneam acolo că mai multe fabrici din lume au încercat să aplice cuptoare electrice la etapa de topire şi formare a aliajelor, însă la etapa în care minereul de fier — format de obicei din oxizi de fier precum hematitul Fe2O3 sau magnetitul Fe3O4 — e tratat cu cocs, produs din cărbune, pentru a îndepărta atomul de oxigen, au loc emisiile mari de CO2 datorate formării CO2-uului din atomul de carbon din cocs şi cel de oxigen din oxizii de fier. Noua fabrică din Suedia va înlocui şi acest proces prin tratarea cu hidrogen în loc de cocs şi va produce 5 milioane de tone de asemenea oţel anual, mai mult decât cele 4,7 milioane de tone de oţel produse în prezent de Suedia. Dar producţia Chinei de oţel e absolut uriaşă pe lângă cea a Suediei.

Foto: Metoda suedeză de tratare cu hidrogen a minereului, în loc de cocs

În 2023, China a produs 1,36 miliarde de tone de oţel, deci 1.360 milioane sau de 289 ori mai mult decât Suedia. De fapt, China produce mai mult oţel decât toate celelalte ţări din lume luate la un loc, ceea ce-i permite să avanseze foarte rapid în noi direcţii industriale. Iar asta înseamnă că şi tehnologia despre care vorbim azi va avea un impact comparabil cu o adevărată revoluţie industrială.

După 10 ani de cercetări, testări şi perfecţionări pe baza unei idei despre care chinezii recunosc că a apărut iniţial în SUA, dar n-a fost explorată suficient de mult pentru a fi dusă la bun sfârşit, inginerii şi chimiştii chinezi au dezvoltat o metodă de transforma minereul de fier direct în fier curat, topit în doar 3-6 secunde prin injectare sub presiune a pulberii de minereu de fier într-un cuptor super încins, la o temperatură mai mare decât cea care are loc acum tratarea cu cocs. Odată ajunsă pulverizată într-un mediu încins, pulberea de minereu de fier trece printr-o „reacţie chimică explozivă”, ceea ce separă atomii de hidrogen de cei de fier, iar fierul se conglomerează rapid într-un soi de picături de fier pur, care ajunge la baza cuptorului în formă topită.

Foto: Minereu de fier

Prin acest proces, fierul topit e deja gata fie de turnare directă, fie de a fi amestecat în aliajele necesare de oţel. Cuptorul poate repeta acest ciclu de injectare de pulbere, reacţie şi scurgere a fierului topit imediat după finalizarea ciclului anterior, deci la fiecare 3-6 secunde, iar ceea ce se întâmplă în interiorul cuptorului are cumva o analogie cu combustia dintr-un motor cu ardere internă, cu diferenţa că aici nu există o mişcare de piston, ci o reacţie chimică ce generează zeci de mii picături de fier, care se cumulează imediat pe fundul cuptorului într-un soi de vârtej şi e direcţionat spre următoarea etapă ca un flux continuu de fier lichid.

Marele salt industrial vine din timpul de doar 3-6 secunde, necesar pentru acest proces, care ia de obicei 5-6 ori, iar de aici vine şi calculul că e de 3.600 ori mai rapid. Bineînţeles, pulverizarea are loc etapizat, în cantităţi relativ mai mici per ciclu decât în procesul actual, şi temperatura e diferită, însă chinezii spun că per total, pentru a produce aceeaşi cantitate de fier topit curat pentru oţel, e nevoie de o cantitate de energie cu circa 35% mai mică. Mai mult ca atât, datorită temperaturilor diferite şi eliminării totale a necesităţii cocsului din procesul de producţie, se exclude cea mai importantă sursă de CO2, iar la asigurarea căldurii necesare se poate trece mai uşor la energie regenerabilă.

Dacă ar aplicat acest proces pe larg într-o industrie gigantică, China şi-ar reduce cu paşi gigantici amprenta sa CO2, iar pe lângă asta ar putea produce mult mai mult oţel în mai puţine fabrici şi într-un timp mai redus. Un singur asemenea cuptor, care e mai corect să fie numit reactor, întrucât în el are loc o reacţie, poate produce 7,11 milioane de tone de fier topit curat anual, parametrii de producţie fiind testaţi şi confirmaţi în testele inginerilor din ultimi ani. Deci, un singur reactor de talie industrială normală poate produce mai mult oţel anual decât toată Suedia luată la un loc!

Un asemenea reactor poate avea trei injectoare, fiecare din ele pulverizând câte 450 de tone de minereu de fier pe oră. Iar chinezii spun că proiectarea injectoarelor care să poată pulveriza corect pulberea de minereu de fier a fost cea mai mare problemă, întrucât e nevoie de pulverizare uniformă şi un mediu corect asigurat pentru ca reacţia să aibă loc corect. Abia când au depăşit o rată de succes de 80% aceştia au fost siguri că o pot perfecţiona până la o funcţionare absolut stabilă şi consecventă în condiţii de viaţă reală şi anume asta au făcut ani la rând, găsind construcţia corectă şi mediul corect pentru a asigura consecvenţa continuă a procesului industrial. A fost un proces încercat şi de alţii, în special de oamenii de ştiinţă americani, dar rata de succes era prea mică şi nu părea o alternativă viabilă. Însă chinezii au petrecut aproape 10 ani în teste, picătură cu picătură, conturând procesul corect, zic ei.

Şi acum, acest proces e atât de stabil, încât îi mai permite Chinei un alt avantaj enorm — să folosească minereu de fier de calitate mai joasă, cu mai multe impurităţi, întrucât acestea sunt separate uşor. China deţine foarte multe zăcăminte de minereu de calitate joasă. Prin metoda clasică, însă, China nu putea acel minereu de fier decât în aplicaţii limitate, aşa că importa cantităţi imense de minereu de calitate mai înaltă din Australia, Brazilia şi ţări africane. Iată că acum va putea să nu mai importe la fel de mult sau chiar deloc, odată cu aplicarea pe larg a noii metode.

Iar chinezii declară tare şi răspicat că au şi plasat în producţia de serie primele reactoare care funcţionează cu noua metodă şi le vor şi expedia la primele fabrici în curând, vrând să ne asigure că nu e una din acele descoperiri aflate deocamdată la o etapă de teste cu perspective neclare de viitor. Aici totul n-a fost anunţat decât după 10 ani de teste, când a fost definitivat şi procesul, şi forma de producţie a acestor reactoare. Dacă toate aceste lucruri, anunţate azi de China, se vor adeveri în deplină măsură, industria acestei ţări va obţine foarte rapid un avantaj competitiv enorm de viteză, timp, sursă de materie primă şi randament energetic, ceea ce însemnă şi un avantaj enorm de cost. Iar asta poate însemna şi turbine eoliene construite mai repede şi mai ieftin, şi maşini fabricate la cost mai mic şi orice altceva implică fier şi oţel, inclusiv construcţii de toate tipurile.