冶金学者がアルミニウムの驚くべき特性を説明する

2022 年 12 月 2 日

by ハート

アルミニウムは地球上で最も豊富な金属であり、地球の核質量の 8% 以上を構成しているにもかかわらず、デンマークの物理学者ハンス・クリスチャン・エルステッドによって 1820 年代になって初めて発見されました。 これは、純粋なアルミニウムが酸素などの他の元素と容易に結合するため、自然界には存在しないことが部分的に説明されます。

アルミニウムの主な供給源は堆積岩であるボーキサイトです。 ファン・デル・アイク氏は次のように説明しています。「1キロの金属アルミニウムを生産するには、約4キロのボーキサイトが必要です。ボーキサイト鉱石を採掘した後、酸化アルミニウムが抽出されます。その後、溶融溶液に流れる電流によってアルミニウムと酸素が分離されます。アルミナと酸化鉱物を溶解する鉱物氷晶石の混合物です。」

アルミニウムが工業規模で生産されるようになったのは 19 世紀の終わり頃になってからであり、その特性が非常に貴重であることが判明しました。 軽量で、鋼鉄の約 3 分の 1 の重さです。 「また、柔らかくて展性があるので、簡単に鋳造したり、さまざまな製品を成形したりすることができます」とファン デル エイク氏は付け加えます。

銅よりも安価で導電性が優れているため、包装（缶やアルミ箔）、消費財（電話やパソコンなど）、交通機関（自動車、飛行機、船舶、電車）、電力線などに日常的に使用されています。重量比。

これは誤解であることが判明しました。

鉄が湿気や酸素にさらされると、錆と呼ばれる茶色がかった赤色の脆い物質が固まります。 鋼は鉄を主成分とした合金なので錆びます。

他の金属は酸素や水にさらされると腐食しますが、実際には錆びません。 銅、真鍮、青銅で作られた建物のドームに形成される薄い緑色の層を考えてください。

「アルミニウムは酸素と非常に早く反応し、その外表面に酸化アルミニウムの薄い層を作り、それ以上の酸素が金属に到達するのを防ぎ、金属を保護します」とファン・デル・エイク氏は説明する。

しかし、だからといってアルミニウムが無敵になるわけではありません。

塩水と接触するとピットと呼ばれる小さな穴が開く可能性があり、アルカリ環境にさらされると腐食しますが、酸に対してはより耐性があり、pH 3 未満の清涼飲料水に耐えることができます。

「したがって、湿ったコンクリートと組み合わせるのは適していません。ポルトランドセメントを水で水和してコンクリートを作ると、非常にアルカリ性の水酸化カルシウムが生成され、これがアルミニウムに亀裂を引き起こす可能性があります」とファンデルエイク氏は指摘する。

アルミニウムは、材料の損失を制限しながら無限にリサイクルできます。 実際、Recycling World によれば、「この無限のリサイクル可能性の特性により、これまでに生産されたほぼ 10 億トンのアルミニウムのうち、現在でも約 75% が依然として生産的に使用されている状況が生じています。」

また、ライフサイクルの終わりに達した持続可能性の低い建築材料を代替するためにも使用でき、リサイクル・ワールドは「アルミニウムをリサイクルする方が、一次金属を生産するよりも必要なエネルギーが最大95%少なく、その結果、それに伴う次のような排出を回避できる」と付け加えた。温室効果ガス。"

さらに、太陽光パネルや風力タービンなど、グリーンエネルギー移行のインフラを構築するのにも理想的な材料です。 また、車両重量の軽減により排出ガスも削減されるため、輸送にとっても依然として魅力的です。

しかし、その生産の持続可能性については疑問が残ります。

「現在、アルミニウム金属が 1 キログラム生産されるたびに 1 キログラム以上の赤泥が生成され、最終的に埋め立て地に送られます。そして、電気分解は CO2 を排出せずに行われるべきです」とファン デル エイク氏は述べています。

実際、ファン デル エイク氏のプロジェクト ENSUREAL は、まさにこれを達成するために着手しました。 ENSUREAL は、標準的なペダーセンの生産プロセスを微調整して、低品位の鉱石を受け入れると同時に、炭素材料を水素に、化石炭素材料をバイオカーボン材料に置き換え、同時に建築材料などの有用な副産物を生み出しました。

「アルミニウムは長い間『グリーンメタル』と呼ばれてきました。まだそれに完全に応えているわけではありませんが、アルミニウムが循環経済の鍵であり続けると私は確信しています」とファン・デル・エイク氏は結論付けた。

詳しくは：ヨーロッパにおけるアルミナの廃棄物ゼロ生産:cordis.europa.eu/article/id/44 … of-alumina-in-europe

コルディス提供