Aluminium ist in Ihrem täglichen Leben möglicherweise präsenter als Sie vielleicht denken

Bild: Bernard Hermant in Unsplash

Aluminium ist eines der am häufigsten vorkommenden, wichtigsten und gegenwärtigsten Metalle in der modernen Gesellschaft. Wenn Sie sich umschauen, wird es schwierig sein, ein Objekt zu finden, das nicht mindestens ein Teil aus Aluminium enthält. Aber was ist Aluminium? Erfahren Sie mehr über die Umweltauswirkungen von Aluminium, warum es so häufig verwendet wird, wie es recycelt wird und welche Eigenschaften es hat.

Aluminium

Das chemische Element Al , Aluminium, hat, wenn es rein ist, die Form eines Silbermetalls, leicht und geruchlos. Aluminium gilt als das dritthäufigste chemische Element in der Erdkruste und als das am häufigsten vorkommende metallische Element. Es kommt jedoch nicht in der uns bekannten metallischen Form vor, sondern in mehreren Mineralien und Tonen.

Aluminium-Extraktionsverfahren

Der Hauptrohstoff für metallisches Aluminium ist Aluminiumoxid. Aluminiumoxid wird durch den Bayer-Prozess aus einer Gesteinsklasse namens Bauxit gewonnen. Schätzungen zufolge belaufen sich die weltweiten Bauxitreserven auf rund 34 Milliarden Tonnen - Brasilien hat 10% davon (rund 3,6 Milliarden Tonnen).

Nach der Gewinnung von Aluminiumoxid, einem Aluminiumoxid (Al 2 O 3), ist es erforderlich, reines metallisches Aluminium zu erhalten. Dies geschieht durch einen als Elektrolyse bezeichneten Prozess, bei dem ein elektrischer Strom durch das Aluminiumoxid fließt und es in metallisches Aluminium, das primäre Aluminium, umwandelt.

Sehen Sie sich das Video an, das auf vereinfachte Weise die Herstellung von Aluminium seit der Gewinnung von Bauxit erklärt.

Aluminium Eigenschaften

Wenn Aluminium in einem metallischen und reinen Format präsentiert wird, weist es einige Eigenschaften auf, die seine Anwendung in mehreren Bereichen ermöglichen. Zu seinen Eigenschaften gehören:

Festigkeit und hoher Schmelzpunkt (660 ºC);
Geringe Dichte (praktisch viermal leichter als metallisches Kupfer);
Hohe Korrosionsbeständigkeit;
Gute elektrische Leitfähigkeit (ca. 60% der Kupferleitfähigkeit, empfohlen für ortsfeste Anlagen mit größerem Volumen, z. B. elektrische Übertragungsanlagen, da diese leichter und billiger sind);
Es hat die Fähigkeit, Licht zu reflektieren;
Einfach zu verarbeiten und zu formen;
Wasserdicht, geruchlos und nicht brennbar (außer Aluminiumpulver);
Möglichkeit der Zugabe anderer Elemente zum Material, wodurch Legierungen mit unterschiedlichen Eigenschaften gebildet werden;
Extrem reichlich in der Umwelt;
100% recycelbar.

Aluminium wird nicht nur in seiner metallischen Form in mehreren Bereichen extrem eingesetzt, beispielsweise in Konstruktionen, Materialien, Keramik, industriellen Prozessen, Lebensmitteln, Pharmazeutika, Kosmetika, Wasseraufbereitungen, Verpackungen, Fahrzeugen, Haushaltsgegenständen und Flugzeugen.

Aluminium ist auch für den Edelsteinmarkt sehr wichtig. Rubin, Saphir, Granat , Jade und Topas haben Aluminium in ihrer Zusammensetzung.

Aluminium war und ist sehr wichtig für die Entwicklung der modernen Gesellschaft. Obwohl es als praktisch unerschöpfliche natürliche Ressource angesehen wird, wirkt sich seine ständige und zunehmende Ausbeutung auf die Umwelt aus und birgt nicht nur Risiken für die menschliche Gesundheit.

Profil der brasilianischen Aluminiumindustrie

Derzeit belegt Brasilien den vierzehnten Platz in der Rangliste der Länder, die am meisten Primäraluminium produzieren, und belegt den vierten Platz unter den größten Aluminiumoxidproduzenten der Welt. Darüber hinaus hat die brasilianische Aluminiumindustrie einen erheblichen Anteil am BIP des Landes und macht etwa 4,9% des industriellen BIP aus.

Umweltauswirkungen von Aluminium

Energieverbrauch

Aufgrund der Tatsache, dass Aluminium ein sehr stabiles Metall ist, ist der Energiebedarf für seine Herstellung extrem hoch und erreicht 16,5 kWh für jedes produzierte Kilogramm Aluminium. Übersetzung dieser Daten: Ein Kilo Aluminium, das mit Aluminiumoxid hergestellt wird, verbraucht durchschnittlich Energie, um einen Computer einen Monat lang jeden Tag 8 Stunden lang laufen zu lassen.

Für jede in Brasilien produzierte Tonne Aluminium verbraucht die Industrie durchschnittlich 14,9 Megawatt / Stunde (MWh) Strom pro Jahr. Diese Energiemenge macht 6% des gesamten im Land erzeugten Stroms aus. Die Energie, die zur Umwandlung von Bauxit und Aluminiumoxid in Aluminium verwendet wird, führt dazu, dass dieser Industriezweig die Rangliste der größten industriellen Verbraucher elektrischer Energie im Land anführt.

Dank dieses extremen Energieverbrauchs muss die Industrieanlage, die Aluminiumoxid in Aluminium umwandelt, über exklusive Energieerzeugungsstationen für ihre Produktion verfügen. Je nach Art der Energieumwandlung kann dies noch größere Auswirkungen auf die Umwelt haben. Oft handelt es sich bei diesen Kraftwerken um Wasserkraftwerke, die entgegen der Meinung vieler nicht als völlig "saubere" Energiequelle gelten.

Was ist Wasserkraft?

Emission von Schadgasen

Bei der Herstellung von Aluminium, von der Gewinnung von Bauxit bis zur Umwandlung von Aluminiumoxid in Aluminium, entstehen einige Schadgase wie Kohlendioxid (CO2) und Perfluorkohlenwasserstoffe (PFC). Die häufige Emission dieser Gase in die Atmosphäre trägt zum Treibhauseffekt bei und verstärkt den Prozess der globalen Erwärmung. Es ist wichtig zu beachten, dass PFC-Gase zur Erzeugung des Treibhauseffekts 6.500 bis 9.200 Mal wirksamer sind als Kohlendioxid (CO2).

Kohlenstoffäquivalent: Was ist das?

roter Schlamm

Roter Schlamm ist der populäre Name für den unlöslichen Rückstand, der bei der Herstellung von Aluminiumoxid während der Klärungsphase des Bayer-Prozesses entsteht. Die Zusammensetzung des Rotschlamms variiert in Abhängigkeit von der Zusammensetzung des im Verfahren verwendeten Bauxits. Die häufigsten Elemente im Rotschlamm sind Eisen, Titan, Kieselsäure und Aluminium, die nicht erfolgreich extrahiert werden können.

Der rote Schlamm besteht aus sehr feinen Partikeln und ist extrem alkalisch (pH 10 ~ 13). Aufgrund des hohen pH-Werts kann dieser Schlamm bei Hautkontakt Verbrennungen verursachen. Literaturdaten zeigen, dass für jede produzierte Tonne Aluminiumoxid eine Variation zwischen 0,3 und 2,5 Tonnen Rotschlamm erzeugt wird. Jedes Jahr werden weltweit rund 90 Millionen Tonnen dieser Abfälle produziert. Sie müssen an geeigneten Orten, in der Regel Entsorgungsteichen, entsorgt werden, die mit kostenintensiven Techniken gebaut wurden, um das Auftreten von Auswaschungen ihrer Komponenten und die daraus resultierende Kontamination von Oberflächengewässern und Grundwasser zu verhindern.

Die Environmental Protection Agency (EPA) , die US-Umweltschutzbehörde, betrachtet Rotschlamm nicht als Giftmüll. Da es sich jedoch um einen extrem reichhaltigen Rückstand an Metallen handelt und eine sehr hohe Alkalität aufweist, kann der Schlamm einen sehr starken Einfluss auf die Umwelt haben und seine Eigenschaften und Stabilität verändern.

Wie bei Eisenerz-Talsperren können auch Tailings aus der Aluminiumproduktion schwere Unfälle verursachen. Im Jahr 2010 starben in einem ungarischen Dorf neun Tote und ein Ort der Verwüstung. Schauen Sie sich das Ergebnis dieses Unfalls im Video an.

Die im roten Schlamm vorhandenen Partikel sind sehr fein, wodurch sie eine große Oberfläche haben, ein sehr interessantes Merkmal für technologische Anwendungen. Es werden verschiedene Untersuchungen durchgeführt, um nach möglichen Verwendungen von Rotschlamm zu suchen, unter anderem in der Keramikindustrie, im Zivilbau, in der Oberflächenbehandlung und in der Abwasserbehandlung.

Aluminiumrecycling

Aluminium wird als 100% recycelbares Material angesehen, da es sich beim Recycling nicht verschlechtert. Wenn ein Kilo Aluminium recycelt wird, wird theoretisch ein Kilo zurückgewonnen. Um eine Tonne Aluminium zu recyceln, werden nur 5% der Energie verwendet, die zur Herstellung der gleichen Menge an Primäraluminium benötigt würde, dh das Recycling von Aluminium führt zu einer Stromeinsparung von 95%. Daher nimmt Brasilien eine herausragende Position in der Liste der Länder ein, in denen Aluminiumdosen am häufigsten recycelt werden.

Zu den Vorteilen des Recyclings von Aluminium gehören:

Fähigkeit, endlos recycelt zu werden, ohne seine Eigenschaften zu verlieren;
Das Recycling eines Kilogramms Aluminium verbraucht nur 5% der Energie, die zur Herstellung eines Kilogramms Aluminium von Grund auf benötigt wird.
Jede Tonne recyceltes Aluminium spart neun Tonnen CO2 (jede Tonne CO2 entspricht einer Fahrt von etwa 4800 km).
Jede Tonne recyceltes Aluminium konserviert fünf Tonnen Bauxit.
Jede recycelte Aluminiumdose spart genug Energie, um einen Fernseher 3 Stunden lang eingeschaltet zu lassen.

Der Aluminiumrecyclingprozess besteht im Wesentlichen aus Erhitzen, bis es vollständig geschmolzen ist und das Aluminium flüssig wird. Dann wird es zur Erzeugung der Barren in Formen gebracht und dann abgekühlt, bis es fest ist. Bei Recycling-Dosen ist zunächst eine Inspektion erforderlich, um Papier, Kunststoffe und andere Materialien als Aluminium zu entfernen. Nach der Inspektion werden die Dosen gepresst, um weniger Platz zu beanspruchen und schnell "geschmolzen" zu werden.

Es gibt einige Legenden über das Recycling von Aluminium. Eines betrifft die Zusammensetzung des Rings. Wenn Sie eine PET-Flasche mit einem oder zwei Litern mit den Ringen der Dosen füllen würden, wäre dies der Geschichte nach mehr als 100 Reais wert, da der Ring Edelmetalle wie Gold oder Silber enthalten würde. Dies sind falsche Informationen. Tatsächlich ist der Ring weniger wert als die Dose selbst, da seine Zusammensetzung schlecht in Aluminium ist. Aus diesem Grund erhalten einige Institutionen große Mengen an Ringen und verkaufen das Material als Set, wobei sie das Geld für den Kauf von Rollstühlen verwenden. Dies ist eine andere der Geschichten, die zirkulieren und Zweifel hervorrufen, aber es ist keine Legende. Tatsächlich gibt es Projekte, die sich mit dieser Art von Spende befassen.

Erfahren Sie mehr im Artikel: "Blechdichtung: Nehmen Sie es heraus oder nicht aus der Aluminiumdose".

Aluminium in Ihrem täglichen Leben

Aluminium ist im täglichen Leben der Gesellschaft sehr präsent. Derzeit wäre es ohne dieses Element unmöglich, das Tempo der industriellen Entwicklung aufrechtzuerhalten. Es macht einen großen Teil der Gegenstände aus, die wir verwenden und konsumieren: Getränkedosen, Antitranspirantien, kugelsicheres Glas, Wasseraufbereitungsmechanismen, Flugzeugflügel sowie Küchenutensilien wie Besteck und Pfannen. Die elektronischen Geräte, mit denen Sie diesen Text lesen, enthalten in einigen Teilen Aluminium.

Bei Lebensmitteln reagiert Aluminium mit Luft und bildet mit Sauerstoff eine Schutzschicht, die die Übertragung von Aluminium auf das Lebensmittel verhindert. Es ist erwähnenswert, dass es nicht empfohlen wird, die Innenseite von Aluminiumpfannen mit dem rauen Teil des Schwamms zu schleifen oder zu waschen, da dies diesen Schutz aufheben und das Aluminium freilegen kann. Wenn dies passiert ist, kochen Sie das Wasser einige Minuten lang, entfernen Sie das Wasser und erhitzen Sie es, ohne die Pfanne zu trocknen, bis es vollständig trocken ist.

Toxizität

Aluminium ist das einzige in der Natur häufig vorkommende Element, das für kein biologisches System im Organismus eine lebenswichtige Funktion hat, was aus evolutionärer Sicht seltsam ist, da die Natur im Allgemeinen die am häufigsten vorkommenden Elemente als lebenswichtig für biologische Systeme auswählt. "Wir haben keine Beweise dafür, dass ein Organismus Aluminium aktiv für einen vorteilhaften Zweck verwendet", kommentiert Christopher Exley, Professor für bioanorganische Chemie und Spezialist für Aluminiumökotoxikologie an der Keele University, Großbritannien.

Die US-amerikanische Food and Drug Administration (FDA), die brasilianische Aluminium Association (ABAL) und die European Aluminium Association ( European Aluminium ) behaupten, dass Aluminium für gesunde Menschen nicht toxisch ist, da das Metall niedrig ist Darmabsorption - Der kleine Teil, der absorbiert wird, gelangt in das Kreislaufsystem und wird anschließend vom Nierensystem eliminiert.

Menschen mit geschwächter Nierenfunktion oder chronischem Nierenversagen und Frühgeborenen können jedoch Aluminium in ihrem Körper ansammeln. Im Knochengewebe "tauscht" sich Metall mit Kalzium aus, was zu Arthrose führt, und im Gehirngewebe kann es zu Enzephalopathie führen. Die FDA klassifiziert Aluminiumsalze in Lebensmitteln und Impfstoffen als "allgemein als sicher (GRAS) anerkannt". Bei einigen Impfstoffen betrachtet die FDA Aluminiumsalze als Zusatzstoffe, die die gewünschten Wirkungen verstärken.

Einige Wissenschaftler stimmen diesen Behauptungen nicht zu und versuchen, den direkten Zusammenhang von Aluminium mit verschiedenen Reaktionen und Krankheiten nachzuweisen. Obwohl es bisher keine direkten Beweise gibt, gibt es viele Beweise, die Aluminium mit verschiedenen Allergien, Brustkrebs und sogar Alzheimer in Verbindung bringen. Studien zeigen, dass das Vorhandensein von Aluminium in diesen Fällen viel höher als normal ist (normal wäre es, kein Aluminium zu haben), aber keine Studie hat bewiesen, dass Aluminium in direktem Zusammenhang mit dem Ausbruch dieser Krankheiten steht oder ob bei diesen Patienten ein hoher Aluminiumgehalt vorliegt Sie sind eine Folge der Krankheit.