lovesouthernsocial.com

Nhôm có thể hiện diện trong cuộc sống hàng ngày của bạn nhiều hơn bạn nghĩ

Hình ảnh: Bernard Hermant trong Unsplash

Nhôm là một trong những kim loại phong phú, quan trọng và có mặt trong xã hội hiện đại. Nếu bạn quan sát xung quanh, sẽ rất khó để tìm thấy một vật thể không có ít nhất một bộ phận được làm bằng nhôm. Nhưng sau tất cả, nhôm là gì? Tìm hiểu các tác động môi trường của nhôm, lý do tại sao nó được sử dụng như vậy, tìm hiểu cách tái chế nó và đặc tính của nó là gì.

Nhôm

nguyên tố hóa học Al, nhôm, khi nguyên chất, có dạng kim loại bạc, nhẹ và không mùi. Nhôm được coi là nguyên tố hóa học phong phú thứ ba trong vỏ trái đất và phong phú nhất trong số các nguyên tố kim loại. Tuy nhiên, nó không được tìm thấy ở dạng kim loại như chúng ta vẫn biết, mà ở các khoáng chất và đất sét khác nhau.

Quy trình khai thác nhôm

Nguyên liệu chính của nhôm kim loại là Alumina. Alumina được chiết xuất từ ​​một loại đá được gọi là bauxite thông qua quy trình Bayer. Người ta ước tính rằng trữ lượng bôxít trên thế giới tổng cộng khoảng 34 tỷ tấn - Brazil chiếm 10% tổng trữ lượng này (khoảng 3,6 tỷ tấn).

Sau khi thu được nhôm là một oxit nhôm (Al2O3), cần thu được nhôm kim loại nguyên chất. Điều này xảy ra thông qua một quá trình được gọi là điện phân, trong đó một dòng điện đi qua nhôm, làm cho nó biến đổi thành nhôm kim loại, nhôm chính.

Xem video giải thích một cách đơn giản về quá trình sản xuất nhôm, từ việc khai thác bôxít.

Tính chất nhôm

Khi nhôm được trình bày ở dạng kim loại nguyên chất, nó có một số đặc điểm cho phép ứng dụng của nó trong một số lĩnh vực. Trong số các thuộc tính của nó là:

• Độ bền và điểm nóng chảy cao (660 ° C);
• Mật độ thấp (nhẹ hơn gần bốn lần so với đồng kim loại);
• Chống ăn mòn cao;
• Độ dẫn điện tốt (khoảng 60% độ dẫn điện của đồng, thích hợp cho các lắp đặt cố định có khối lượng lớn hơn, chẳng hạn như lắp đặt truyền dẫn điện, vì nó nhẹ hơn và rẻ hơn);
• Nó có khả năng phản xạ ánh sáng;
• Dễ gia công và đúc khuôn;
• Không thấm nước, không mùi và không cháy (trừ nhôm dạng bột);
• Khả năng thêm các nguyên tố khác vào vật liệu, do đó tạo thành các hợp kim với các đặc tính đa dạng;
• Cực kỳ dồi dào trong môi trường;
• 100% có thể tái chế.

Nhôm, không chỉ ở dạng kim loại, được sử dụng rất nhiều trong một số lĩnh vực, chẳng hạn như trong xây dựng, vật liệu, gốm sứ, quy trình công nghiệp, thực phẩm, dược phẩm, mỹ phẩm, xử lý nước, bao bì, xe cộ, đồ dùng gia đình và máy bay, v.v.

Nhôm cũng rất quan trọng đối với thị trường đá quý. Ruby, Sapphire, Garnet (Ngọc Hồng lựu), ngọc bích và topaz có nhôm trong thành phần của chúng.

Nhôm đã và đang rất quan trọng đối với sự phát triển của xã hội hiện đại. Mặc dù được coi là một nguồn tài nguyên thiên nhiên gần như vô tận, việc khai thác liên tục và ngày càng tăng ảnh hưởng đến môi trường, ngoài ra còn có nguy cơ đối với sức khỏe con người.

Sơ lược về ngành công nghiệp nhôm Brazil

Hiện tại, Brazil chiếm vị trí thứ mười bốn trong bảng xếp hạng các quốc gia sản xuất nhôm nguyên sinh nhiều nhất và đứng ở vị trí thứ tư trong số các nước sản xuất alumin lớn nhất trên thế giới. Ngoài ra, ngành công nghiệp nhôm Brazil có một tỷ trọng đáng kể trong GDP của đất nước, chiếm khoảng 4,9% GDP công nghiệp.

Tác động môi trường của nhôm

Tiêu thụ năng lượng

Do thực tế là nhôm là một kim loại rất ổn định, năng lượng cần thiết để sản xuất ra nó là rất cao, đạt 16,5 kWh cho mỗi kg nhôm được sản xuất. Dịch dữ liệu này: một kg nhôm được sản xuất bằng alumin tiêu thụ năng lượng trung bình để giữ cho một máy tính hoạt động trong 8 giờ, mỗi ngày, trong một tháng.

Đối với mỗi tấn nhôm được sản xuất tại Brazil, ngành công nghiệp này tiêu thụ trung bình 14,9 megawatt / giờ (MWh) điện mỗi năm. Lượng năng lượng này chiếm 6% tổng lượng điện được tạo ra trong cả nước. Năng lượng được sử dụng để biến bauxit và alumin thành nhôm khiến ngành công nghiệp này dẫn đầu bảng xếp hạng các ngành công nghiệp tiêu thụ điện lớn nhất cả nước.

Nhờ mức tiêu thụ năng lượng cực lớn này, nhà máy công nghiệp sẽ biến alumin thành nhôm phải có các trạm phát điện độc quyền để sản xuất. Tùy thuộc vào loại chuyển đổi năng lượng, điều này có thể có tác động nhiều hơn đến môi trường. Thông thường, các nhà máy điện này là thủy điện, trái với suy nghĩ của nhiều người, không được coi là nguồn năng lượng hoàn toàn “sạch”.

• Thủy điện là gì?

Phát thải khí gây ô nhiễm

Quá trình sản xuất nhôm, từ khai thác bauxit đến chuyển hóa alumin thành nhôm, tạo ra một số khí ô nhiễm, chẳng hạn như carbon dioxide (CO2) và perfluorocarbons (PFCs). Việc phát thải thường xuyên các khí này vào khí quyển góp phần gây ra hiệu ứng nhà kính và làm tăng cường quá trình ấm lên toàn cầu. Điều quan trọng là, khí PFC mạnh hơn từ 6.500 đến 9.200 lần so với khí carbon dioxide (CO2) trong việc tạo ra hiệu ứng nhà kính.

• Tương đương cacbon: nó là gì?

bùn đỏ

Bùn đỏ là tên gọi phổ biến của chất thải không hòa tan được tạo ra trong quá trình sản xuất alumin trong bước làm sạch của quy trình Bayer. Thành phần của bùn đỏ thay đổi tùy thuộc vào thành phần của bô xít được sử dụng trong quá trình này. Các nguyên tố phổ biến nhất có trong bùn đỏ là sắt, titan, silica và nhôm không thể chiết xuất thành công.

Bùn đỏ được tạo thành từ các hạt rất mịn và có tính kiềm cực cao (pH 10 ~ 13). Do độ pH cao, bùn này có thể gây bỏng khi tiếp xúc với da. Dữ liệu tài liệu cho thấy rằng sự thay đổi giữa 0,3 và 2,5 tấn bùn đỏ được tạo ra cho mỗi tấn alumin được sản xuất. Mỗi năm, trên thế giới có khoảng 90 triệu tấn chất thải này được sản sinh ra. Việc xử lý nó cần được thực hiện ở những nơi thích hợp, nói chung là các ao xử lý, được xây dựng với kỹ thuật chi phí cao, không thể rửa trôi các thành phần của nó và hậu quả là ô nhiễm các vùng nước mặt và nước ngầm.

NS Cơ quan Bảo vệ Môi trường (EPA), Cơ quan Bảo vệ Môi trường Hoa Kỳ, không coi bùn đỏ là chất thải độc hại. Tuy nhiên, vì nó là cặn cực kỳ giàu kim loại và có độ kiềm rất cao, nên bùn có thể gây ảnh hưởng rất mạnh đến môi trường, làm thay đổi tính chất và tính ổn định của nó.

Như trong trường hợp của các đập thải quặng sắt, quặng thải từ sản xuất nhôm cũng có thể gây ra tai nạn nghiêm trọng. Năm 2010, một vụ tràn bùn đỏ khiến 9 người chết và cảnh tượng hoang tàn tại một ngôi làng ở Hungary. Kiểm tra kết quả của vụ tai nạn này trong video.

Các hạt có trong bùn đỏ rất mịn, điều này làm cho chúng có diện tích bề mặt rộng lớn, một đặc điểm rất thú vị cho các ứng dụng công nghệ. Một số nghiên cứu được thực hiện để tìm kiếm các ứng dụng có thể có của bùn đỏ, chẳng hạn như trong ngành công nghiệp gốm sứ, xây dựng dân dụng, xử lý bề mặt và xử lý nước thải, v.v.

Tái chế nhôm

Nhôm được coi là vật liệu có thể tái chế 100%, vì nó không bị phân hủy trong quá trình tái chế. Nếu một kg nhôm được tái chế, về mặt lý thuyết sẽ thu hồi được một kg. Ngoài ra, để tái chế một tấn nhôm, chỉ cần 5% năng lượng cần thiết để tạo ra cùng một lượng nhôm nguyên sinh, tức là tái chế nhôm tiết kiệm 95% điện năng. Như vậy, Brazil có vị trí nổi bật trong danh sách các quốc gia tái chế lon nhôm nhiều nhất.

Trong số những lợi thế của việc tái chế nhôm là:

• Khả năng được tái chế vô hạn lần mà không làm mất đi tính chất của nó;
• Tái chế một kg nhôm chỉ tiêu thụ 5% năng lượng cần thiết để sản xuất một kg nhôm từ đầu;
• Mỗi tấn nhôm tái chế tiết kiệm 9 tấn CO2 (mỗi tấn CO2 tương đương với việc lái xe khoảng 4800 km);
• Mỗi tấn nhôm tái chế bảo quản được năm tấn bauxite.
• Mỗi lon nhôm tái chế tiết kiệm đủ năng lượng để bật TV trong 3 giờ.

Quá trình tái chế nhôm về cơ bản bao gồm đun nóng cho đến khi nó bị nung chảy hoàn toàn, khi nhôm trở thành chất lỏng. Sau đó nó được đưa vào khuôn để tạo phôi và sau đó được làm nguội cho đến khi đông đặc. Để tái chế đồ hộp, trước tiên cần phải kiểm tra để loại bỏ giấy, nhựa và bất kỳ vật liệu nào khác ngoài nhôm. Sau khi kiểm tra, các lon được bẹp dúm để chiếm ít diện tích hơn và được “nấu chảy” nhanh chóng.

Có một số truyền thuyết về tái chế nhôm. Một trong số đó liên quan đến thành phần của chiếc nhẫn. Theo câu chuyện, nếu bạn đổ đầy những chiếc nhẫn từ lon PET một hoặc hai lít, nó sẽ có giá trị hơn 100 reais, vì chiếc nhẫn sẽ chứa các kim loại quý, chẳng hạn như vàng hoặc bạc. Đây là thông tin sai sự thật. Trên thực tế, chiếc nhẫn có giá trị thấp hơn bản thân chiếc lon, vì thành phần của nó có hàm lượng nhôm thấp. Đó là lý do tại sao một số cơ sở nhận nhẫn với số lượng lớn và bán nguyên liệu làm bộ, dùng tiền để mua xe lăn. Đây là một câu chuyện khác được lưu truyền và tạo ra nhiều nghi vấn, nhưng nó không phải là truyền thuyết. Trên thực tế, có những dự án tham gia vào hình thức quyên góp này.

• Tìm hiểu thêm tại bài viết: "Can seal: loại bỏ hoặc không tháo ra khỏi lon nhôm".

Nhôm trong cuộc sống hàng ngày của bạn

Nhôm hiện diện rất nhiều trong đời sống hàng ngày của xã hội. Hiện nay, sẽ không thể duy trì tốc độ phát triển công nghiệp nếu không có yếu tố này. Nó chiếm một phần lớn các đồ vật mà chúng ta sử dụng và tiêu thụ: lon nước ngọt, chất chống mồ hôi, kính chống đạn, cơ chế lọc nước, cánh máy bay, cũng như đồ dùng nhà bếp như dao kéo và chảo. Thiết bị điện tử bạn đang sử dụng để đọc văn bản này chắc chắn có nhôm trong một số bộ phận của nó.

Trong trường hợp thực phẩm, nhôm phản ứng với không khí và tạo thành một lớp bảo vệ với oxy, ngăn cản sự truyền nhôm vào thực phẩm. Một điều lưu ý là không nên chà nhám hoặc rửa mặt trong của chảo nhôm với phần nhám của miếng bọt biển, vì có thể làm vỡ lớp bảo vệ này, khiến nhôm lộ ra ngoài. Nếu điều này xảy ra, hãy đun sôi nước trong vài phút, loại bỏ nước và không làm khô chảo, đun cho đến khi nó khô hoàn toàn.

độc tính

Nhôm là nguyên tố dồi dào duy nhất trong tự nhiên không có chức năng quan trọng đối với bất kỳ hệ thống sinh học nào của sinh vật, điều này thật kỳ lạ theo quan điểm tiến hóa, vì thiên nhiên thường chọn những nguyên tố phong phú nhất làm quan trọng cho các hệ thống sinh học. “Chúng tôi không có bất kỳ bằng chứng nào cho thấy bất kỳ sinh vật nào tích cực sử dụng nhôm cho bất kỳ mục đích có lợi nào”, Christopher Exley, giáo sư hóa sinh vô cơ và chuyên gia về độc tố sinh thái nhôm, từ Đại học Keele, Vương quốc Anh, nhận xét.

Cơ quan Quản lý Thực phẩm và Dược phẩm Hoa Kỳ (FDA), Hiệp hội Nhôm Brazil (ABAL) và Hiệp hội Nhôm Châu Âu (Nhôm Châu Âu) khẳng định rằng nhôm không có độc tính đối với người khỏe mạnh, vì kim loại này có khả năng hấp thụ thấp ở ruột - phần nhỏ được hấp thụ vào hệ tuần hoàn, sau đó sẽ bị đào thải bởi hệ thống thận.

Tuy nhiên, những người bị suy giảm chức năng thận hoặc suy thận mãn tính và trẻ sinh non có thể tích tụ nhôm trong cơ thể. Trong mô xương, kim loại "trao đổi" với canxi, gây ra chứng loạn dưỡng xương, và trong mô não, nó có thể gây ra bệnh não. FDA phân loại muối nhôm trong thực phẩm và vắc xin là "thường được công nhận là an toàn (GRAS)". Trong một số vắc xin, FDA coi muối nhôm là chất phụ gia giúp tăng cường các tác dụng mong muốn.

Một số học giả và nhà khoa học không đồng ý với những tuyên bố này và cố gắng chứng minh mối liên hệ trực tiếp giữa nhôm và các phản ứng và bệnh tật khác nhau. Mặc dù cho đến nay không có bằng chứng trực tiếp nhưng có nhiều bằng chứng liên kết nhôm với các bệnh dị ứng khác nhau, ung thư vú và thậm chí cả bệnh Alzheimer. Các nghiên cứu cho thấy rằng sự hiện diện của nhôm nhiều hơn bình thường trong những trường hợp này (điều bình thường là không có nhôm), nhưng không có nghiên cứu nào chứng minh rằng nhôm có liên quan trực tiếp đến sự khởi phát của các bệnh này, hoặc nếu mức độ cao của nhôm ở những bệnh nhân này chúng là hậu quả của bệnh.