Алуминият може да присъства в ежедневието ви повече, отколкото си мислите

Изображение: Бернард Хермант в Unsplash

Алуминият е един от най-разпространените, важни и присъстващи метали в съвременното общество. Ако се огледате около себе си, ще бъде трудно да намерите предмет, който да няма поне една част от алуминий. Но в крайна сметка какво е алуминий? Познайте въздействието на алуминия върху околната среда, причините, поради които той се използва толкова много, знайте как да го рециклирате и какви са неговите свойства.

Алуминий

Химичният елемент Al , алуминий, когато е чист, има формата на сребърен метал, лек и без мирис. Алуминият се счита за третият най-разпространен химичен елемент в земната кора и най-разпространеният сред металните елементи. Той обаче не се намира в металната форма, както го познаваме, а в няколко минерала и глини.

Процес на екстракция на алуминий

Основната суровина за метален алуминий е алуминий. Алуминиевият окис се извлича от клас скали, наречен боксит, чрез процеса на Байер. Смята се, че световните запаси от боксит възлизат на около 34 милиарда тона - Бразилия разполага с 10% от тази сума (около 3,6 милиарда тона).

След получаване на алуминиев оксид, който е алуминиев оксид (Al2O3), е необходимо да се получи чист метален алуминий. Това се случва чрез процес, наречен електролиза, при който електрически ток преминава през алуминиевия триоксид, което го кара да се трансформира в метален алуминий, първичен алуминий.

Гледайте видеоклипа, който обяснява по опростен начин производството на алуминий след добива на боксит.

Алуминиеви свойства

Когато алуминият е представен в метален и чист формат, той има някои характеристики, които позволяват приложението му в няколко области. Сред неговите свойства са:

Сила и висока точка на топене (660 ºC);
Ниска плътност (практически четири пъти по-лека от металната мед);
Висока устойчивост на корозия;
Добра електрическа проводимост (около 60% от медната проводимост, посочена за неподвижни инсталации с по-голям обем, като електропреносни инсталации, тъй като е по-лека и по-евтина);
Той има способността да отразява светлината;
Лесно се обработва и формова;
Водоустойчив, без мирис и незапалим (с изключение на прахообразен алуминий);
Възможност за добавяне на други елементи към материала, като по този начин се образуват сплави с различни свойства;
Изключително изобилен в околната среда;
100% рециклируем.

Алуминият, не само в металната си форма, се използва изключително в няколко области, като например в сгради, материали, керамика, промишлени процеси, храни, фармацевтични продукти, козметика, водни процедури, опаковки, превозни средства, домакински съдове и самолети, наред с други.

Алуминият също е много важен за пазара на скъпоценни камъни. Рубин, сапфир, гранат , нефрит и топаз имат алуминий в състава си.

Алуминият беше и е много важен за развитието на съвременното общество. Въпреки че се счита за практически неизчерпаем природен ресурс, неговата постоянна и нарастваща експлоатация засяга околната среда, в допълнение към това, че представлява рискове за човешкото здраве.

Профил на бразилската алуминиева индустрия

В момента Бразилия заема четиринадесетото място в класацията на страните, които произвеждат най-много първичен алуминий и е на четвърто място сред най-големите производители на алуминий в света. Освен това бразилската алуминиева индустрия има значително участие в БВП на страната, представлявайки около 4,9% от промишления БВП.

Въздействия на алуминия върху околната среда

Консумация на енергия

Поради факта, че алуминият е много стабилен метал, енергията, необходима за производството му, е изключително висока, достигайки 16,5 kWh за всеки произведен килограм алуминий. Превод на тези данни: килограм алуминий, произведен с алуминиев оксид, изразходва средно енергия, за да поддържа компютъра работещ в продължение на 8 часа всеки ден в продължение на месец.

За всеки тон алуминий, произведен в Бразилия, индустрията консумира средно 14,9 мегавата / час (MWh) електроенергия годишно. Това количество енергия представлява 6% от цялото производство на електроенергия в страната. Енергията, използвана за трансформиране на боксит и алуминиев оксид в алуминий, е такава, че този отрасъл на индустрията води в класацията на най-големите индустриални потребители на електрическа енергия в страната.

Благодарение на тази екстремна консумация на енергия, промишленото предприятие, което ще трансформира алуминия в алуминий, трябва да има ексклузивни станции за производство на енергия за своето производство. В зависимост от вида на преобразуването на енергия, това може да има още по-голямо въздействие върху околната среда. Често тези електроцентрали са водноелектрически, които, противно на това, което мнозина смятат, не се считат за напълно „чист“ енергиен източник.

Какво е водноелектрическа енергия?

Емисии на замърсяващи газове

Производството на алуминий, от екстракцията на боксит до превръщането на алуминиев оксид в алуминий, генерира някои замърсяващи газове, като въглероден диоксид (CO2) и перфлуоровъглероди (PFC). Честото изхвърляне на тези газове в атмосферата допринася за парниковия ефект и засилва процеса на глобално затопляне. Важно е да се отбележи, че PFC газовете са 6500 до 9200 пъти по-мощни от въглеродния диоксид (CO2) за създаване на парников ефект.

Въглероден еквивалент: какво е това?

Червена кал

Червената кал е популярното наименование на неразтворимия остатък, генериран при производството на алуминиев окис по време на етапа на избистряне на процеса на Байер. Съставът на червената кал варира в зависимост от състава на боксита, използван в процеса. Най-често срещаните елементи в червената кал са желязо, титан, силициев диоксид и алуминий, които не могат да бъдат извлечени успешно.

Червената кал се образува от много фини частици и е изключително алкална (pH 10 ~ 13). Поради високото pH, тази утайка може да причини изгаряния, когато влезе в контакт с кожата. Данните от литературата показват, че варирането между 0,3 и 2,5 тона червена кал се генерира за всеки тон произведен глинозем. Всяка година в света се произвеждат около 90 милиона тона от тези отпадъци. Те трябва да се изхвърлят на подходящи места, обикновено водоеми за отпадъци, изградени с високотехнологични техники, които предотвратяват излугването на техните компоненти и последващото замърсяване на повърхностните водни тела и подпочвените води.

Агенцията за опазване на околната среда (EPA) , Американската агенция за опазване на околната среда, не счита червената кал за токсичен отпадък. Тъй като обаче е изключително богат остатък в метали и има много висока алкалност, калта може да окаже много силно влияние върху околната среда, променяйки нейните свойства и стабилност.

Както в случая с язовирите на хвостохранилища от желязна руда, хвостохранилията от производството на алуминий също могат да причинят сериозни аварии. През 2010 г. при разлив на червена кал останаха девет загинали и сцена на опустошение в село в Унгария. Вижте резултата от тази катастрофа във видеото.

Присъстващите в червената кал частици са много фини, което ги прави с огромна повърхност, много интересна характеристика за технологичните приложения. Правят се няколко проучвания за търсене на възможни употреби на червената кал, като в керамичната промишленост, гражданското строителство, повърхностната обработка и третирането на отпадъчни води, наред с други.

Рециклиране на алуминий

Алуминият се счита за 100% рециклируем материал, тъй като не се разгражда в процеса на рециклиране. Ако килограм алуминий се рециклира, теоретично един килограм ще бъде възстановен. Освен това, за да се рециклира един тон алуминий, се използват само 5% от енергията, която би била необходима за производството на същото количество първичен алуминий, т.е. рециклирането на алуминий осигурява 95% икономия на електроенергия. Следователно Бразилия има видно място в списъка на страните, които най-много рециклират алуминиеви кутии.

Сред предимствата на рециклирането на алуминий са:

Възможност за рециклиране безкрайно, без да губи свойствата си;
Рециклирането на един килограм алуминий консумира само 5% от енергията, необходима за производството на един килограм алуминий от нулата;
Всеки тон рециклиран алуминий спестява девет тона CO2 (всеки тон CO2 е еквивалентен на шофиране около 4800 км);
Всеки тон рециклиран алуминий запазва пет тона боксит.
Всяка рециклирана алуминиева кутия спестява достатъчно енергия, за да остане телевизор включен за 3 часа.

Процесът на рециклиране на алуминий основно се състои от нагряване до пълното му разтопяване, когато алуминият стане течен. След това се поставя във форми за генериране на блокове и след това се охлажда до твърдост. За рециклиране на кутии първо се изисква проверка за отстраняване на хартия, пластмаси и всякакви материали, различни от алуминий. След проверка кутиите се притискат, за да заемат по-малко място и да се "стопят" бързо.

Има някои легенди за рециклиране на алуминий. Едната се отнася до състава на пръстена. Според историята, ако сте напълнили PET бутилка от един или два литра с пръстените на кутиите, би струвало повече от 100 реала, тъй като пръстенът ще съдържа благородни метали, като злато или сребро. Това е невярна информация. Всъщност пръстенът струва по-малко от самата кутия, тъй като съставът му е с ниско съдържание на алуминий. Ето защо някои институции получават големи количества пръстени и продават материала като комплект, използвайки парите за закупуване на инвалидни колички. Това е още една от историите, които циркулират и пораждат съмнения, но не е легенда. Всъщност има проекти, ангажирани с този вид дарение.

Научете повече в статията: „Може да запечата: извадете го или не го извадете от алуминиевата кутия“.

Алуминий във вашето ежедневие

Алуминият присъства много в ежедневието на обществото. Понастоящем би било невъзможно да се поддържа темпото на индустриално развитие без този елемент. Той представлява голяма част от предметите, които използваме и консумираме: кутии за сода, антиперспиранти, непробиваемо стъкло, механизми за пречистване на вода, самолетни крила, както и кухненски прибори, като прибори за хранене и тигани. Електронното оборудване, което използвате за четене на този текст, със сигурност има алуминий в някои от частите му.

В случай на храна алуминият реагира с въздуха и образува защитен слой с кислород, предотвратявайки прехвърлянето на алуминий в храната. Струва си да се спомене, че не се препоръчва да се шлайфа или измива вътрешността на алуминиевите тигани с грубата част на гъбата, тъй като това може да наруши тази защита, оставяйки алуминия открит. Ако това се е случило, кипете вода за няколко минути, извадете водата и, без да изсушавате тигана, загрейте, докато тя изсъхне напълно.

Токсичност

Алуминият е единственият богат елемент в природата, който няма жизненоважна функция за никоя биологична система в организма, което е странно от еволюционна гледна точка, тъй като природата обикновено избира най-богатите елементи като жизненоважни за биологичните системи. „Нямаме доказателства, че някой организъм активно използва алуминий с каквато и да е полезна цел“, казва професорът по бионеорганична химия и специалист по алуминиева екотоксикология Кристофър Ексли от университета в Кийл, Великобритания.

Американската администрация по храните и лекарствата (FDA), Бразилската алуминиева асоциация (ABAL) и Европейската алуминиева асоциация ( European Aluminium ) твърдят, че алуминият не е токсичен за здравите хора, тъй като металът е с ниско съдържание чревна абсорбция - малката част, която се абсорбира, навлиза в кръвоносната система, като впоследствие се елиминира от бъбречната система.

Въпреки това, хората, които имат отслабена бъбречна функция или хронична бъбречна недостатъчност и недоносени бебета могат да натрупват алуминий в телата си. В костната тъкан металът се „обменя“ с калций, причинявайки остеоартрит, а в мозъчната тъкан може да причини енцефалопатия. FDA класифицира алуминиевите соли в храните и ваксините като „общопризнати като безопасни (GRAS)“. В някои ваксини FDA разглежда алуминиевите соли като добавки, които подобряват желаните ефекти.

Някои учени и учени не са съгласни с тези твърдения и се опитват да докажат пряката връзка на алуминия с различни реакции и заболявания. Въпреки че към днешна дата няма преки доказателства, има много доказателства, които свързват алуминия с различни алергии, рак на гърдата и дори болестта на Алцхаймер. Проучванията показват, че присъствието на алуминий е много по-високо от нормалното в тези случаи (нормално би било да няма алуминий), но нито едно проучване не е доказало, че алуминият е пряко свързан с появата на тези заболявания или дали високите нива на алуминий при тези пациенти те са следствие от болестта.