Warum rostet Aluminium nicht?

Von Autos bis hin zu Dosen sind wir vom anhaltenden silbrigen Glanz von Aluminium umgeben. Wir haben den Metallurgen Casper van der Eijk gefragt, warum es Gold wert ist.

Obwohl Aluminium das am häufigsten vorkommende Metall auf der Erde ist und über 8 % der Erdkruste ausmacht, wurde es erst in den 1820er Jahren vom dänischen Physiker Hans Christian Ørsted entdeckt. Dies ist zum Teil darauf zurückzuführen, dass reines Aluminium in der Natur nicht vorkommt, da es sich leicht mit anderen Elementen wie Sauerstoff verbindet. Unsere Hauptquelle für Aluminium ist das Sedimentgestein Bauxit. Van der Eijk erklärt: „Für die Herstellung eines Kilos Aluminiummetall werden etwa vier Kilo Bauxit benötigt. Nach dem Abbau des Bauxiterzes wird Aluminiumoxid gewonnen. Dann werden Aluminium und Sauerstoff durch einen elektrischen Strom getrennt, der durch eine geschmolzene Lösung aus Aluminiumoxid und dem Mineral Kryolith geleitet wird, wodurch die Oxidmineralien aufgelöst werden. „Erst gegen Ende des 19. Jahrhunderts wurde Aluminium industriell hergestellt Maßstab, und seine Eigenschaften erwiesen sich als unschätzbar wertvoll. Es ist leicht – etwa ein Drittel so schwer wie Stahl. „Es ist außerdem weich und formbar, sodass es leicht zu vielen verschiedenen Produkten gegossen oder geformt werden kann“, fügt Van der Eijk hinzu. Es wird routinemäßig in Verpackungen (in Dosen und für Aluminiumfolie) und Konsumgütern (wie Telefonen und PCs) verwendet ), Transport (Autos, Flugzeuge, Schiffe und Züge) und Stromleitungen, da es billiger als Kupfer ist und ein besseres Verhältnis von Leitfähigkeit zu Gewicht aufweist.

Es stellt sich heraus, dass dies ein Missverständnis ist. Wenn Eisen Feuchtigkeit und Sauerstoff ausgesetzt wird, verklumpt es in der braunroten, spröden Substanz, die wir Rost nennen. Da Stahl eine Legierung mit Eisen als Hauptbestandteil ist, rostet er auch. Während andere Metalle korrodieren, wenn sie Sauerstoff oder Wasser ausgesetzt werden, rosten sie nicht wirklich. Denken Sie an die dünne grüne Schicht, die sich auf den Kuppeln von Gebäuden aus Kupfer, Messing oder Bronze bildet. „Aluminium reagiert sehr schnell mit Sauerstoff und bildet auf seiner Außenfläche eine dünne Schicht Aluminiumoxid, die verhindert, dass mehr Sauerstoff an das Metall gelangt, und es so schützt“, erklärt Van der Eijk. Das macht Aluminium jedoch nicht unbesiegbar. Der Kontakt mit Salzwasser kann zu kleinen Löchern, sogenannten Grübchen, führen und korrodiert, wenn es alkalischen Umgebungen ausgesetzt wird. Es ist jedoch widerstandsfähiger gegenüber Säuren und hält Erfrischungsgetränken mit einem pH-Wert unter drei stand. „In Kombination mit Nassbeton ist es daher nicht geeignet. Wenn Portlandzement mit Wasser hydratisiert wird, um Beton herzustellen, entsteht sehr alkalisches Calciumhydroxid, das zu Rissen im Aluminium führen kann“, bemerkt Van der Eijk.

Aluminium kann unbegrenzt und mit begrenztem Materialverlust recycelt werden. Laut Recycling World „hat diese Eigenschaft der unendlichen Recyclingfähigkeit dazu geführt, dass heute noch etwa 75 % der fast eine Milliarde Tonnen Aluminium, die jemals produziert wurden, produktiv genutzt werden.“ Es kann auch als Ersatz für weniger nachhaltiges Bauen eingesetzt werden Recycling World fügt hinzu: „Das Recycling von Aluminium erfordert bis zu 95 % weniger Energie als die Herstellung von Primärmetall und vermeidet dadurch entsprechende Emissionen, einschließlich Treibhausgase.“ Darüber hinaus ist es ein Ideal Material für den Aufbau der Infrastruktur, wie Sonnenkollektoren und Windturbinen, der grünen Energiewende. Auch für den Transport bleibt es attraktiv, da das geringere Fahrzeuggewicht auch die Emissionen senkt. Es bleiben jedoch Fragen zur Nachhaltigkeit seiner Produktion. „Derzeit entsteht bei jedem produzierten Kilogramm Aluminiummetall über ein Kilogramm Rotschlamm, der auf der Mülldeponie landet. Und die Elektrolyse sollte ohne CO2-Emissionen erfolgen“, bemerkt Van der Eijk. Tatsächlich hatte sich Van der Eijks EU-finanziertes Projekt ENSUREAL zum Ziel gesetzt, genau dies zu erreichen. ENSUREAL hat den standardmäßigen Pedersen-Produktionsprozess dahingehend optimiert, dass minderwertige Erze akzeptiert werden, und gleichzeitig Kohlenstoffmaterialien durch Wasserstoff und fossile Kohlenstoffmaterialien durch Biokohlenstoffmaterialien ersetzt, während gleichzeitig nützliche Nebenprodukte wie Baumaterialien entstanden sind. „Aluminium wird seit langem als „ das grüne Metall'; Obwohl es diesem Anspruch noch nicht ganz gerecht wird, bin ich zuversichtlich, dass es weiterhin der Schlüssel zur Kreislaufwirtschaft bleibt“, schließt Van der Eijk. Klicken Sie hier, um mehr über Van der Eijks Forschung zu erfahren: Abfallfreie Produktion von Aluminiumoxid in Europa

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