Aluminij je morda bolj prisoten v vašem vsakdanjem življenju, kot si mislite

Slika: Bernard Hermant v Unsplash

Aluminij je ena najpogostejših, najpomembnejših in najnovejših kovin v sodobni družbi. Če se ozrete okoli sebe, boste težko našli kakšen predmet, ki nima vsaj enega dela iz aluminija. Toda kaj je konec koncev aluminij? Poznati vplive aluminija na okolje, razloge, zakaj se tako uporablja, vedeti, kako ga reciklirati in kakšne so njegove lastnosti.

Aluminij

Kemični element Al , aluminij, je v čisti obliki v obliki kovine srebra, lahek in brez vonja. Aluminij velja za tretjega najbolj razširjenega kemičnega elementa v zemeljski skorji in med kovinskimi elementi. Vendar ga ne najdemo v kovinski obliki, kot jo poznamo, temveč v več mineralih in glinah.

Postopek ekstrakcije aluminija

Glavna surovina za kovinski aluminij je glinica. Aluminijev oksid se pridobiva iz razreda kamnin, imenovanega boksit, z Bayerjevim postopkom. Ocenjujejo, da svetovne zaloge boksita znašajo približno 34 milijard ton - Brazilija ima od tega skupaj 10% (približno 3,6 milijarde ton).

Po pridobitvi aluminijevega oksida, ki je aluminijev oksid (Al2O3), je treba dobiti čisti kovinski aluminij. To se zgodi s postopkom, imenovanim elektroliza, pri katerem električni tok prehaja skozi aluminijev oksid, zaradi česar se ta spremeni v kovinski aluminij, primarni aluminij.

Oglejte si video, ki na poenostavljen način pojasnjuje proizvodnjo aluminija od ekstrakcije boksita.

Lastnosti aluminija

Ko je aluminij predstavljen v kovinski in čisti obliki, ima nekatere značilnosti, ki omogočajo njegovo uporabo na več področjih. Med njegovimi lastnostmi so:

Trdnost in visoko tališče (660 ºC);
Nizka gostota (praktično štirikrat lažja od kovinskega bakra);
Visoka odpornost proti koroziji;
Dobra električna prevodnost (približno 60% bakrene prevodnosti je priporočljivo za fiksne inštalacije večje prostornine, na primer električne instalacije, saj je lažja in cenejša);
Ima sposobnost odbijanja svetlobe;
Enostaven za obdelavo in oblikovanje;
Vodoodporen, brez vonja in nevnetljiv (razen aluminija v prahu);
Možnost dodajanja drugih elementov v material, s čimer se tvorijo zlitine z različnimi lastnostmi;
V okolju izredno veliko;
100% reciklirati.

Aluminij, ne samo v kovinski obliki, se med drugim izjemno uporablja na različnih področjih, na primer v stavbah, materialih, keramiki, industrijskih procesih, prehrani, farmaciji, kozmetiki, obdelavi vode, embalaži, vozilih, gospodinjskih pripomočkih in letalih.

Za trg dragih kamnov je zelo pomemben tudi aluminij. Rubin, safir, granat , žad in topaz imajo v svojih sestavkih aluminij.

Aluminij je bil in je zelo pomemben za razvoj sodobne družbe. Kljub temu da velja za praktično neizčrpen naravni vir, njegovo stalno in vedno večje izkoriščanje poleg tega predstavlja tveganje za zdravje ljudi.

Profil brazilske aluminijaste industrije

Trenutno Brazilija zaseda štirinajsto mesto na lestvici držav, ki največ proizvajajo primarni aluminij, in je na četrtem mestu med največjimi proizvajalci glinice na svetu. Poleg tega ima brazilska industrija aluminija pomembno udeležbo v BDP države, ki predstavlja približno 4,9% industrijskega BDP.

Vplivi aluminija na okolje

Poraba energije

Ker je aluminij zelo stabilna kovina, je energija, potrebna za njegovo proizvodnjo, izredno velika in doseže 16,5 kWh za vsak kilogram proizvedenega aluminija. Če prevedemo te podatke: kilogram aluminija, proizvedenega z aluminijevim oksidom, v povprečju porabi energijo, da računalnik deluje en mesec vsak dan 8 ur, vsak dan.

Za vsako tono aluminija, proizvedenega v Braziliji, industrija letno porabi povprečno 14,9 megavata / uro (MWh) električne energije. Ta količina energije predstavlja 6% vse proizvedene električne energije v državi. Energija, uporabljena za pretvorbo boksita in aluminijevega oksida v aluminij, je taka, da ta panoga industrije vodi na lestvici največjih industrijskih porabnikov električne energije v državi.

Zahvaljujoč tej ekstremni porabi energije mora imeti industrijski obrat, ki bo predelal glinico v aluminij, ekskluzivne postaje za proizvodnjo energije. Glede na vrsto pretvorbe energije ima to lahko še večji vpliv na okolje. Pogosto so te elektrarne hidroelektrarne, ki v nasprotju s tem, kar mnogi mislijo, ne veljajo za popolnoma "čisti" vir energije.

Kaj je hidroelektrarna?

Emisija onesnaževalnih plinov

Proizvodnja aluminija, od ekstrakcije boksita do pretvorbe aluminijevega oksida v aluminij, ustvarja nekaj onesnaževalnih plinov, kot so ogljikov dioksid (CO2) in perfluorirani ogljikovodiki (PFC). Pogosto izpuščanje teh plinov v ozračje prispeva k učinku tople grede in krepi proces globalnega segrevanja. Pomembno je omeniti, da so plini PFC od 6.500 do 9.200 krat močnejši od ogljikovega dioksida (CO2) za ustvarjanje učinka tople grede.

Ogljikov ekvivalent: kaj je to?

Rdeče blato

Rdeče blato je priljubljeno ime za netopne ostanke, ki nastajajo v proizvodnji glinice v fazi razčiščevanja Bayerjevega postopka. Sestava rdečega blata je različna, odvisno od sestave boksita, uporabljenega v postopku. Najpogostejši elementi v rdečem blatu so železo, titan, kremen in aluminij, ki jih ni mogoče uspešno pridobiti.

Rdeče blato tvorijo zelo fini delci in je izredno alkalno (pH 10 ~ 13). Zaradi visokega pH lahko to blato povzroči opekline, ko pride v stik s kožo. Podatki iz literature kažejo, da na vsako proizvedeno tono glinice nastane razlika med 0,3 in 2,5 tonami rdečega blata. Vsako leto na svetu nastane približno 90 milijonov ton teh odpadkov. Odstraniti jih je treba na primernih lokacijah, običajno v ribnikih za odstranjevanje, zgrajenih z dragimi tehnikami, ki preprečujejo izpiranje njihovih sestavnih delov in posledično onesnaženje površinskih vodnih teles in podtalnice.

Agencija za varstvo okolja (EPA) , ameriška agencija za varstvo okolja, rdečega blata ne šteje za strupene odpadke. Ker pa gre za izredno bogat ostanek v kovinah in ima zelo visoko alkalnost, lahko blato zelo močno vpliva na okolje, spreminja njegove lastnosti in stabilnost.

Tako kot pri jezovih jalovine železove rude lahko tudi jalovina iz proizvodnje aluminija povzroči resne nesreče. Leta 2010 je v vasi na Madžarskem zaradi razlitja rdečega blata ostalo devet mrtvih in prizorišče opustošenja. Rezultat te nesreče si oglejte v videu.

Delci v rdečem blatu so zelo fini, zaradi česar imajo veliko površino, kar je zelo zanimivo za tehnološke namene. Izvedenih je več raziskav za iskanje možnih načinov uporabe rdečega blata, med drugim v keramični industriji, gradbeništvu, površinski obdelavi in obdelavi odplak.

Recikliranje aluminija

Aluminij velja za 100% material, ki ga je mogoče reciklirati, saj se v procesu recikliranja ne razgradi. Če se kilogram aluminija reciklira, se teoretično predela en kilogram. Poleg tega se za recikliranje tone aluminija porabi le 5% energije, ki bi bila potrebna za proizvodnjo enake količine primarnega aluminija, to pomeni, da recikliranje aluminija zagotavlja 95-odstotni prihranek električne energije. Zato ima Brazilija vidno mesto na seznamu držav, ki najbolj reciklirajo aluminijaste pločevinke.

Med prednostmi recikliranja aluminija so:

Sposobnost neskončne reciklaže, ne da bi pri tem izgubili svoje lastnosti;
Recikliranje enega kilograma aluminija porabi le 5% energije, potrebne za proizvodnjo enega kilograma aluminija iz nič;
Vsaka tona recikliranega aluminija prihrani devet ton CO2 (vsaka tona CO2 ustreza vožnji približno 4800 km);
Vsaka tona recikliranega aluminija shrani pet ton boksita.
Vsaka reciklirana aluminijasta posoda prihrani dovolj energije, da televizor ostane vklopljen 3 ure.

Postopek recikliranja aluminija je v osnovi sestavljen iz ogrevanja, dokler se popolnoma ne stopi, ko aluminij postane tekoč. Nato se vstavi v oblike za nastanek ingotov in nato ohladi, da se strdi. Pri recikliranju pločevink je najprej potreben pregled, da se odstrani papir, plastika in kakršni koli materiali, ki niso aluminij. Po pregledu se pločevinke stisnejo, da zavzamejo manj prostora in se hitro "stopijo".

Obstaja nekaj legend o recikliranju aluminija. Ena zadeva sestavo obroča. Po zgodbi bi bilo, če ste z obročki pločevink napolnili PET steklenico z enim ali dvema litroma, vredno več kot 100 realov, saj bi obroč vseboval plemenite kovine, na primer zlato ali srebro. To so napačne informacije. Dejansko je prstan vreden manj kot sama pločevinka, saj je v njegovi sestavi malo aluminija. Zato nekatere ustanove prejmejo velike količine prstanov in material prodajajo v kompletu, z denarjem pa kupujejo invalidske vozičke. To je še ena izmed zgodb, ki krožijo in ustvarjajo dvome, vendar ni legenda. Dejansko obstajajo projekti, ki se ukvarjajo s tovrstno donacijo.

Več o tem v članku: "Tesnilo lahko: vzemite ga ven ali ne iz aluminijaste pločevinke".

Aluminij v vašem vsakdanjem življenju

Aluminij je zelo prisoten v vsakdanjem življenju družbe. Trenutno brez tega elementa ne bi bilo mogoče ohraniti hitrosti industrijskega razvoja. Sestavlja velik del predmetov, ki jih uporabljamo in porabimo: pločevinke s sodo, antiperspiranti, neprebojno steklo, mehanizmi za prečiščevanje vode, letalska krila, pa tudi kuhinjski pripomočki, kot so jedilni pribor in ponve. Elektronska oprema, ki jo uporabljate za branje tega besedila, ima v nekaterih delih zagotovo aluminij.

V primeru hrane aluminij reagira z zrakom in s kisikom tvori zaščitno plast, ki preprečuje prenos aluminija v hrano. Omeniti velja, da odsvetujemo brušenje ali pranje notranjosti aluminijastih posod z grobim delom gobice, saj lahko to zaščito poruši in ostane aluminij izpostavljen. Če se je to zgodilo, nekaj minut kuhajte vodo, odstranite vodo in ne da bi posušili posodo, segrevajte, dokler se popolnoma ne posuši.

Strupenost

Aluminij je edini v naravi bogat element, ki nima vitalne funkcije za noben biološki sistem v organizmu, kar je z evolucijskega vidika nenavadno, saj narava na splošno izbere najbolj bogate elemente kot vitalne za biološke sisteme. "Nimamo dokazov, da kateri koli organizem aktivno uporablja aluminij za kakršen koli koristen namen," pravi profesor bioneorganske kemije in specialist za ekotoksikologijo aluminija Christopher Exley z univerze Keele v Veliki Britaniji.

Ameriška uprava za hrano in zdravila (FDA), brazilsko združenje aluminija (ABAL) in evropsko združenje aluminija ( European Aluminium ) trdijo, da aluminij ni zdrav za zdrave ljudi, saj je kovina nizka črevesna absorpcija - majhen del, ki se absorbira, vstopi v krvni obtok, nato pa ga izloči ledvični sistem.

Vendar pa lahko ljudje, ki imajo oslabljeno ledvično funkcijo ali kronično ledvično odpoved, in nedonošenčki kopičijo aluminij v telesu. V kostnem tkivu se kovina "izmenjuje" s kalcijem, kar povzroča artrozo, v možganskem tkivu pa lahko povzroči encefalopatijo. FDA klasificira aluminijeve soli v živilih in cepivih kot "splošno priznane kot varne (GRAS)". V nekaterih cepivih FDA upošteva aluminijeve soli kot dodatke, ki povečujejo želene učinke.

Nekateri učenjaki in znanstveniki se s temi trditvami ne strinjajo in poskušajo dokazati neposredno povezavo aluminija z različnimi reakcijami in boleznimi. Čeprav do danes ni neposrednih dokazov, obstaja veliko dokazov, ki povezujejo aluminij z različnimi alergijami, rakom dojk in celo Alzheimerjevo boleznijo. Študije kažejo, da je prisotnost aluminija v teh primerih veliko večja od običajne (običajno bi bilo, če ne bi imeli aluminija), vendar nobena študija ni dokazala, da je aluminij neposredno povezan z nastankom teh bolezni ali pa je visoka raven aluminija pri teh bolnikih so posledica bolezni.