Tworzywa sztuczne przekształcają rudy żelaza w stal

Surowa, czyli jeszcze nieprzetworzona ropa naftowa, jako jeden z najbardziej cennych i potrzebnych zasobów naturalnych na świecie, powinna być wykorzystywana w sposób odpowiedzialny. Zasadnicze znaczenie ma więc właściwe zagospodarowywanie odpadów z tworzyw sztucznych – w 100 proc. powstającego z ropy naftowej – zwłaszcza w zastosowaniach przemysłowych właśnie po to, aby zyskać surowiec lub korzyści energetyczne, unikając jednocześnie składowania odpadów na wysypisku.

Aby to zrozumieć jeszcze lepiej PlasticsEurope posługuje się przykładem.
Wydajność 220 tys. ton peletyzowanych i specyfikowanych zmieszanych odpadów z tworzyw sztucznych zużytych w piecu hutniczym to 880 000 m3 przestrzeni oszczędzonej na wysypisku, czyli 11 000 pełnych ciężarówek. To także oszczędność ponad 10 mln GJ energii, co odpowiada zapotrzebowaniu na energię do ogrzewania i podgrzania wody dla ponad 400 tys. ludzi. Wreszcie jest to również oszczędności emisji ponad 400 tys. t CO2 rocznie oraz redukcja emisji pyłów oraz gazów jak np. tlenek siarki.

Stal otrzymuje się z żelaza. Metal ten nie występuje w przyrodzie w postaci czystej, a jedynie w postaci tzw. rud żelaza, stanowiących mieszaninę związków żelaza, głównie tlenowych.

Rudy żelaza zawierają – w zależności od rejonu wydobywczego – od 30 do 70 proc. żelaza (masowo). Występuje ono w różnych proporcjach, np. dwa atomy żelaza na trzy atomy telny. Płynny metal to tzw. surówka żelaza powstająca w procesie wytapiania redukcyjnego. Wiązania tlenowe są wówczas usuwane z rudy i właśnie do tego celu zastosowane mogą być tworzywa sztuczne. Stal produkowana z surówki żelaza zawiera do 4 proc. węgla C. Ilość tę należy obniżyć do wartości od 0 do 2 proc., w zależności od gatunku stali.

Jak wygląda proces wytapiania stali?

Aby usunąć tlen z rudy żelaza i zredukować tlenek żelaza do żelaza potrzebne są czynniki redukujące. Są to substancje o silnym potencjale do reagowania z tlenem zawartym w związkach żelaza. Wskutek takiej reakcji rozrywane jest wiązanie z żelaza z tlenem, a tlen zostaje trwale związany z czynnikiem redukującym. Zazwyczaj stosuje się do tego celu węgiel lub ropę naftową, które na miejscu ulegają gazyfikacji z wytworzeniem gazu syntezowego, składającego się np. z tlenku węgla, który dalej reaguje z tlenkiem żelaza z wytworzeniem żelaza metalicznego i gazowego CO2.

Jeśli jako czynnik redukujący zostaną wykorzystane odpady z tworzyw sztucznych, które w sensie chemicznym są węglowodorami, powstający wówczas gaz syntezowy zawiera oprócz tlenku węgla także wodór. Gaz ten, w porównaniu to tradycyjnych czynników redukujących jak koks czy ropa naftowa, dodatkowo zwiększa efektywność procesu redukcji.