Araştırmacılar, bir katının gözeneklerinin diğer maddelerle kimyasal reaksiyona girme şeklini nasıl değiştirdiğini inceledi. Sonuç olarak çelik üretimi daha çevre dostu hale gelebilir.
Reaktan olarak karbon kullanan standart prosedüre kıyasla hidrojen kullanımı potansiyel olarak daha çevre dostu. Ancak bu değişikliğin endüstriyel olarak büyük ölçekte uygulanabilmesi için bir dizi engelin aşılması gerekiyor. Sorunlardan biri, hidrojenden çelik üretmek için gerekli reaksiyonlardan birinin ürkütücü derecede yavaş olması. Almanya’daki Max Planck Demir Araştırmaları Enstitüsü’nde Xuyang Zhou ve meslektaşları nihayet bu yavaşlığın temel nedenini belirlediler ve bir çözüm önerdiler.
Demir oksit, redoks (elektron ticareti) reaksiyonunda başka bir maddeyle birleşerek çelik ve reaktantın karbon veya hidrojen olmasına bağlı olarak karbondioksit veya su gibi bir oksit yan ürünü oluşturur. Zhou ve çalışma arkadaşları, bu işlem sırasında oksijen atomlarının ortadan kaldırılmasının demir oksitte nanometreden mikrona kadar değişen boyutlarda gözenekler bıraktığının farkındaydı. Reaktan hidrojen olduğunda, bu gözeneklerde sıkışan suyun aslında demiri yeniden oksitleyebileceğini (elektronları çıkarabileceğini), genel reaksiyonu yavaşlatabileceğini ve çelik üretmek için gereken indirgeme (elektron ekleme) sürecini tersine çevirebileceğini buldular.
Grup, bu yavaşlatma etkisine karşı bir önlem öneriyor. Gözenekler kanal oluşturacak kadar birbirine bağlıysa, su yeniden oksitlenmeden önce malzemeden dışarı sızma şansına sahip olacaktır. Zhou’ya göre grup, reaksiyonun sıcaklığını, basıncını ve diğer değişkenleri düzenleyerek gerekli gözenek morfolojisini üretebilmelidir.
Zhou’ya göre, çelik üretimi şu anda dünyadaki karbondioksit emisyonlarının %7-9’una katkıda bulunuyor, bu nedenle alternatif bir strateji geliştirmek sera gazı emisyonlarını azaltmak ve iklim değişikliğiyle mücadele etmek için çok önemli.
Kaynak: physics.aps.org/articles/v16/s57