Científicos de la Universidad de Oregón (EE.UU.) ofreció la tecnología producción electroquímica de hierro como alternativa a los métodos tradicionales.
El nuevo método, que utiliza una corriente eléctrica para atravesar un líquido rico en materiales con alto contenido en hierro, no requiere altas temperaturas y puede reducir significativamente las emisiones nocivas, incluidos los gases de efecto invernadero, el dióxido de azufre y las partículas. Un equipo de científicos dirigido por Paul Kempler ha demostrado que el óxido de hierro particulado puede reducirse a hierro puro en una solución de hidróxido de sodio a temperaturas relativamente bajas, de unos 80-90°C.
Sin embargo, los minerales de hierro naturales suelen ser de alta densidad, heterogéneos y llenos de impurezas. Por lo tanto, no son muy adecuados para producir hierro de esta manera.
Para resolver este problema, Kempler y su equipo, junto con los investigadores Anastasia Konovalova y Andrew Goldman, empezaron a estudiar tipos de materiales similar al mineral de hierro, lo que podría facilitar la ampliación de un proceso de producción de hierro respetuoso con el medio ambiente. En primer lugar, los investigadores prepararon partículas de óxido de hierro de gran superficie, con agujeros internos y cavidades de conexión para estudiar cómo su forma y tamaño afectarían a las reacciones electroquímicas a nanoescala.
La anchura de algunas de estas partículas se redujo después a micrómetros para imitar la morfología de mineral de hierro natural. Estas partículas incluían sólo unas pocas trazas de impurezas como el carbono y el bario. Los científicos desarrollaron un cátodo especializado para extraer hierro puro de una solución de hidróxido de sodio que contiene partículas de óxido de hierro tras hacer pasar una corriente eléctrica a través de la solución.
En los experimentos, los óxidos de hierro densos se redujeron y convirtieron en hierro puro a una densidad de corriente eléctrica de 50 miliamperios por centímetro cuadrado. Las partículas más heterogéneas, con una elevada porosidad y una mayor superficie, contribuyeron a producir hierro puro de forma más eficaz que las creadas por el mineral de hierro natural hematites, menos poroso.
Los investigadores calculan que el coste potencial de su método electroquímico de producción de hierro utilizando una densidad de corriente de 50 miliamperios podría ser inferior a 600 dólares por tonelada métrica, o 60 céntimos por kilogramo, lo que es comparable al coste de los métodos tradicionales de producción de hierro. El estudio demostró que se pueden conseguir densidades de corriente mucho mayores, de hasta 600 miliamperios por centímetro cuadrado, similares a las utilizadas en las celdas electrolíticas industriales, utilizando partículas con porosidad a nanoescala. Sin embargo se necesitan más avances en el diseño y los métodos de las celdas electroquímicas para que la materia prima de óxido de hierro sea más porosa antes de que la tecnología pueda aplicarse comercialmente.
Los resultados del estudio se publicaron en la revista ACS Energy Letters
Fuente: SciTechDaily
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