红泥——铝生产过程中大量产生的强碱性、潜在毒性的泥浆——可以通过一种新的氢等离子体还原工艺转化为安全、有用的建筑材料。这种由德国研究人员开发的方法提供了一种可用于炼钢的绿色铁源，也可用于提取其他有价值的稀土金属。

　　铝是地球上需求量最大的材料之一，从土木工程结构、轻型汽车车身到食品包装，铝的应用无所不包。为了生产金属铝，必须首先从沉积岩铝土矿中提纯氧化铝(氧化铝)。这通常是用拜耳法完成的，其中第一步是用氢氧化钠加热以溶解氧化铝，形成铝酸钠。赤泥是副产品，积压约45亿吨，每年增加1.8亿吨。位于德塞尔多夫的马克斯·普朗克铁研究所(Max Planck Institute for Iron Research)的迪尔克·拉贝(Dierk Raabe)说，在一些国家，这绝对令人震惊——他们直接把铁倒进丛林。“在欧洲，我们把它放在巨大的盆地里。2010年，其中一个盆地的崩塌导致匈牙利发生了一场臭名昭著的灾难，造成10人死亡，清理费用近1亿英镑。

　　展示新工艺如何从赤泥中提取固体金属的示意图

　　拉贝指出，实际上没有工业对赤泥进行回收利用。开发这种工艺的努力包括将材料烧结成可用于建筑的陶瓷。但目前只有3%的材料被回收利用——这是拉贝渴望改变的。他说:“原则上，我们认为你应该提取出它所有的金属价值。”

　　赤泥的确切成分因铝土矿来源而异:它通常含有微量的有价值的稀土金属，如钇和钪，以及潜在有毒的重金属，如镉和铬，以及未反应的氧化铝。然而，有一个常量——也是红色的来源——是世界上使用最广泛的金属:铁。铁的生产也是一个严重的可持续性问题，因为从铁矿石中生产铁需要使用焦炭作为还原剂，这会释放出大量的二氧化碳。

　　因此，一种减少赤泥以释放铁的无碳过程将提供一种诱人的两方面解决方案，这也是拉贝团队利用等离子体化学实现的目标。研究人员将赤泥样品放在电弧炉中，然后注入氢和氩的混合物。然后，他们使用200A的电流同时熔化样品并电离氢，迫使其与铁发生反应。由此产生的金属铁，从氧化副产物中化学分离出来，比从典型的高炉中提纯出来的铁更纯净，可以直接用于炼钢。在研究人员重复这一过程六次后，他们从15克赤泥中提取了2.6克金属铁——大约是理论极限的98%。

　　Raabe解释说，“真正的突破”是选择性地还原复杂的混合相氧化物，如赤泥，并提取出单一的、几乎纯的目标产品。他说:“我们做了一些热力学计算，以表明我们必须在激发能谱中剔除铁元素，而不是其他元素。”“铁是最容易提取的物质。拉贝说，未来他希望扩展这项技术，看看是否也能提取出某些红泥中的微量稀土元素。

　　2010年的一次工业事故使匈牙利的几个城镇被红泥淹没，导致10人死亡，清理工作耗资数百万美元

　　Raabe说，这个过程可能是高能效的，因为氢自由基和氧化物之间的反应是放热的。因此，一旦等离子体被点燃，反应就提供能量使氧化物保持熔融状态，而唯一需要的能量输入就是维持电弧的电力。与焦炭不同，它可以再生生产。如果氢气也是可再生的，那么这个过程将成为真正的零碳，但拉贝承认，通过这个过程每年生产所需的所有钢铁将需要比目前全球可用的绿色氢气多1万倍。然而，他指出，使用等离子体过程通过最大化其反应性，尽可能少地使用氢。他还认为，可再生生产一种有价值的最终产品的潜力，可能有助于使赤泥的解毒在经济上可行。

　　美国铝回收公司Real Alloy的技术总监雷·彼得森(Ray Peterson)对这一科学成果印象深刻，但他警告称，该工艺距离工业应用还有很长的路要走。他说:“他们已经证明了这个过程是可能的，他们有一种似乎是惰性的副产品，他们把铁金属拿出来了，所以这一切都很好。”“为了使这一过程发挥作用，他们需要廉价的电力和廉价的氢气，这是现在每个人都想要的，但却无法获得。”

　　彼得森说:“问题在于，你是在与现有的传统制铁工艺竞争。”他总结说:“诚然，它们都有碳足迹，但在我们征收碳税或采取其他激励措施来推动这条道路之前，(使用这一过程的机会)可能会很有限。”