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알루미늄은 생각보다 일상 생활에 더 많이 존재할 수 있습니다.

이미지: Unsplash의 Bernard Hermant

알루미늄은 현대 사회에서 가장 풍부하고 중요하며 존재하는 금속 중 하나입니다. 주변을 둘러보면 적어도 한 부분이 알루미늄으로 되어 있지 않은 물건을 찾기 어려울 것입니다. 그러나 결국 알루미늄이란 무엇입니까? 알루미늄이 환경에 미치는 영향, 알루미늄이 사용되는 이유, 재활용 방법 및 특성에 대해 알아보십시오.

알류미늄

화학 원소 알, 알루미늄은 순수할 때 은 금속의 형태를 띠며 가볍고 무취입니다. 알루미늄은 지각에서 세 번째로 풍부한 화학 원소이자 금속 원소 중에서 가장 풍부한 것으로 간주됩니다. 그러나 그것은 우리가 알고 있는 금속 형태가 아니라 다양한 광물과 점토에서 발견됩니다.

알루미늄 추출 공정

금속 알루미늄의 주요 원료는 알루미나입니다. 알루미나는 바이엘 공정을 통해 보크사이트라고 하는 암석에서 추출됩니다. 세계 보크사이트 매장량은 총 약 340억 톤으로 추정되며 브라질은 이 총량의 10%(약 36억 톤)를 보유하고 있습니다.

산화알루미늄(Al2O3)인 알루미나를 얻은 후에는 순수한 금속알루미늄을 얻어야 한다. 이것은 전류가 알루미나를 통과하여 1차 알루미늄인 금속 알루미늄으로 변형되는 전기분해라는 과정을 통해 발생합니다.

보크사이트 추출에서 알루미늄 생산을 단순화한 방법으로 설명하는 비디오를 시청하십시오.

알루미늄 속성

알루미늄이 순수한 금속 형식으로 제공되면 여러 영역에 적용할 수 있는 몇 가지 특성이 있습니다. 속성은 다음과 같습니다.

• 강도 및 높은 융점(660°C);
• 저밀도(금속 구리보다 거의 4배 가벼움);
• 높은 내식성;
• 우수한 전기 전도성(구리 전도도의 약 60%, 더 가볍고 저렴하므로 전기 전송 설비와 같은 대용량 고정 설비에 적합);
• 빛을 반사하는 능력이 있습니다.
• 가공 및 성형이 용이합니다.
• 방수, 무취 및 불연성(알루미늄 분말 제외);
• 재료에 다른 요소를 추가하여 다양한 특성을 가진 합금을 형성할 수 있습니다.
• 환경에 매우 풍부합니다.
• 100% 재활용 가능.

알루미늄은 금속 형태뿐만 아니라 건축, 재료, 도자기, 산업 공정, 식품, 의약품, 화장품, 수처리, 포장, 자동차, 가정 용품 및 비행기와 같은 여러 분야에서 매우 많이 사용됩니다.

알루미늄은 또한 보석 시장에서 매우 중요합니다. 루비, 사파이어, 가넷(석류석), 옥과 토파즈는 그 구성에 알루미늄을 함유하고 있습니다.

알루미늄은 현대 사회의 발전에 매우 중요했습니다. 실질적으로 고갈되지 않는 천연 자원으로 간주됨에도 불구하고 지속적이고 증가하는 착취는 인간의 건강에 위험을 줄 뿐만 아니라 환경에 영향을 미칩니다.

브라질 알루미늄 산업의 프로필

현재 브라질은 1차 알루미늄을 가장 많이 생산하는 국가 순위에서 14위를 차지하고 있으며 세계 최대 알루미나 생산국 중 4위입니다. 또한 브라질 알루미늄 산업은 산업 GDP의 약 4.9%를 차지하는 국가 GDP의 상당한 부분을 차지합니다.

알루미늄의 환경적 영향

에너지 소비

알루미늄은 매우 안정적인 금속이기 때문에 생산에 필요한 에너지가 매우 높으며 생산된 알루미늄 1kg당 16.5kWh에 이릅니다. 이 데이터를 번역하면 알루미나로 생산된 알루미늄 1킬로그램은 평균적으로 한 달 동안 매일 8시간 동안 컴퓨터를 작동시키는 데 에너지를 소비합니다.

브라질에서 생산되는 알루미늄 1톤당 업계는 연간 평균 14.9MWh의 전력을 소비합니다. 이 에너지 양은 전국에서 생산되는 전체 전력의 6%를 차지합니다. 보크사이트와 알루미나를 알루미늄으로 변환하는 데 사용되는 에너지는 이 산업 부문이 미국에서 가장 큰 산업 전력 소비자 순위를 이끌고 있는 정도입니다.

이러한 극단적인 에너지 소비 덕분에 알루미나를 알루미늄으로 변환할 산업 플랜트에는 생산을 위한 전용 발전소가 있어야 합니다. 에너지 변환 유형에 따라 이는 환경에 더 많은 영향을 미칠 수 있습니다. 종종 이러한 발전소는 많은 사람들이 생각하는 것과 달리 완전히 "깨끗한" 에너지원으로 간주되지 않는 수력 발전입니다.

• 수력발전이란?

오염 가스 배출

보크사이트 추출에서 알루미나를 알루미늄으로 변환에 이르기까지 알루미늄 생산은 이산화탄소(CO2) 및 과불화탄소(PFC)와 같은 일부 오염 가스를 생성합니다. 이러한 가스가 대기 중으로 자주 방출되면 온실 효과가 발생하고 지구 온난화 과정이 심화됩니다. 중요하게도, PFC 가스는 온실 효과를 일으키는 데 이산화탄소(CO2)보다 6,500~9,200배 더 강력합니다.

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붉은 진흙

적니는 바이엘 공정의 정화 단계에서 알루미나 생산에서 발생하는 불용성 폐기물의 대중적인 이름입니다. 적니의 조성은 공정에 사용되는 보크사이트의 조성에 따라 달라진다. 적니에 존재하는 가장 흔한 원소는 성공적으로 추출할 수 없는 철, 티타늄, 실리카 및 알루미늄입니다.

레드머드는 매우 미세한 입자로 이루어져 있으며 매우 알칼리성(pH 10~13)입니다. 높은 pH로 인해 이 진흙은 피부에 닿으면 화상을 입을 수 있습니다. 문헌 데이터에 따르면 생산된 알루미나 톤당 0.3~2.5톤의 적니가 생성됩니다. 매년 이 폐기물의 약 9천만 톤이 세계에서 생산됩니다. 그것의 폐기는 적절한 장소, 일반적으로 고비용 기술로 건설된 폐기 연못에서 수행되어야 하며, 이는 구성 요소를 침출시키고 결과적으로 지표수 및 지하수를 오염시키는 것을 불가능하게 합니다.

NS 환경 보호국(EPA), 미국 환경 보호국은 적니를 독성 폐기물로 간주하지 않습니다. 그러나 금속 잔류물이 매우 풍부하고 알칼리도가 매우 높기 때문에 슬러리는 환경에 매우 강한 영향을 주어 특성과 안정성을 변경할 수 있습니다.

철광석 광미 댐의 경우와 마찬가지로 알루미늄 생산의 광미도 심각한 사고를 유발할 수 있습니다. 2010년 헝가리의 한 마을에서 붉은 진흙이 유출되어 9명이 사망하고 황폐화되는 현장이 있었습니다. 이 사고의 결과를 영상으로 확인하세요.

적니에 존재하는 입자는 매우 미세하기 때문에 표면적이 넓고 기술 응용 분야에서 매우 흥미로운 특성입니다. 세라믹 산업, 토목 건축, 표면 처리 및 폐수 처리와 같은 적니의 가능한 용도를 찾기 위해 여러 연구가 수행됩니다.

알루미늄 재활용

알루미늄은 재활용 과정에서 분해되지 않기 때문에 100% 재활용 가능한 소재로 간주됩니다. 알루미늄 1킬로그램을 재활용하면 이론적으로 1킬로그램이 회수됩니다. 또한 1톤의 알루미늄을 재활용하려면 동일한 양의 1차 알루미늄을 생산하는 데 필요한 에너지의 5%만 사용합니다. 즉, 알루미늄을 재활용하면 전기의 95%를 절약할 수 있습니다. 따라서 브라질은 알루미늄 캔을 가장 많이 재활용하는 국가 목록에서 두드러진 위치를 차지하고 있습니다.

알루미늄 재활용의 장점은 다음과 같습니다.

• 속성을 잃지 않고 무한히 재활용할 수 있는 능력;
• 알루미늄 1킬로그램을 재활용하는 것은 처음부터 알루미늄 킬로그램을 생산하는 데 필요한 에너지의 5%만 소비합니다.
• 재활용 알루미늄 1톤은 CO2 9톤을 절약합니다(CO2 1톤은 약 4800km를 운전하는 것과 같습니다).
• 재활용 알루미늄 1톤은 보크사이트 5톤을 보존합니다.
• 재활용된 알루미늄 캔은 3시간 동안 TV를 켜 놓을 수 있는 에너지를 절약할 수 있습니다.

알루미늄 재활용 공정은 기본적으로 알루미늄이 액체가 될 때 완전히 녹을 때까지 가열하는 것으로 구성됩니다. 그런 다음 잉곳 생성을 위해 금형에 넣은 다음 응고될 때까지 냉각합니다. 캔 재활용을 위해서는 먼저 종이, 플라스틱, 알루미늄 이외의 물질을 제거하기 위한 검사가 필요합니다. 검사 후 캔은 눌려 공간을 덜 차지하고 빠르게 "녹습니다".

알루미늄 재활용에 대한 몇 가지 전설이 있습니다. 그 중 하나는 반지의 구성에 관한 것입니다. 1~2리터짜리 페트병에 깡통에 든 반지를 채우면 반지에 금이나 은 등의 귀금속이 들어 있어 100레알 이상 가치가 있다고 한다. 이것은 잘못된 정보입니다. 사실 링은 알루미늄 함량이 낮기 때문에 캔 자체보다 가치가 낮습니다. 그렇기 때문에 일부 기관에서는 많은 양의 반지를 받아 재료를 세트로 판매하고 그 돈으로 휠체어를 구입합니다. 이것은 또 하나의 의심을 불러일으키고 떠도는 이야기이지만 전설이 아닙니다. 실제로 이러한 유형의 기부에 참여하는 프로젝트가 있습니다.

• "밀봉 가능: 알루미늄 캔에서 제거하거나 제거하지 않음" 문서에서 자세히 알아보십시오.

일상 속 알루미늄

알루미늄은 사회의 일상 생활에 매우 존재합니다. 현재로서는 이 요소 없이는 산업 발전의 속도를 유지하는 것이 불가능합니다. 소다 캔, 발한 억제제, 방탄 유리, 정수 장치, 비행기 날개, 수저와 프라이팬과 같은 주방 용품 등 우리가 사용하고 소비하는 물건의 많은 부분을 차지합니다. 이 글을 읽는 데 사용하는 전자 장비는 부품의 일부에 알루미늄이 포함되어 있을 것입니다.

식품의 경우 알루미늄은 공기와 반응하여 산소와 보호층을 형성하여 알루미늄이 식품으로 전이되는 것을 방지합니다. 알루미늄 팬 내부를 스펀지의 거친 부분으로 사포질하거나 세척하지 않는 것이 좋습니다. 이렇게 하면 이 보호 장치가 파손되어 알루미늄이 노출될 수 있습니다. 이런 일이 발생하면 몇 분 동안 물을 끓이고 물을 제거하고 팬을 건조시키지 않고 완전히 마를 때까지 가열하십시오.

독성

알루미늄은 유기체의 생물학적 시스템에 필수적인 기능을 갖지 않는 자연에서 유일하게 풍부한 원소이며, 자연은 일반적으로 생물학적 시스템에 필수적인 것으로 가장 풍부한 원소를 선택하기 때문에 진화론적 관점에서 이상합니다. 영국 킬 대학교(Keele University)의 생물무기화학 교수이자 알루미늄 생태독성학 전문가인 크리스토퍼 엑슬리(Christopher Exley)는 "어떤 유기체가 유익한 목적으로 알루미늄을 적극적으로 사용한다는 증거가 없습니다."라고 말했습니다.

미국 식품의약국(FDA), 브라질 알루미늄 협회(ABAL) 및 유럽 알루미늄 협회(유럽 ​​알루미늄) 알루미늄은 금속이 장 흡수율이 낮기 때문에 건강한 사람들에게 독성이 없다고 주장합니다. 흡수된 작은 부분은 순환계로 들어가 나중에 신장계에 의해 제거됩니다.

그러나 신장 기능이 손상되었거나 만성 신부전이 있는 사람과 미숙아는 체내에 알루미늄을 축적할 수 있습니다. 뼈 조직에서 금속은 칼슘과 "교환"되어 골이영양증을 유발하고 뇌 조직에서는 뇌병증을 유발할 수 있습니다. FDA는 식품 및 백신의 알루미늄 염을 "일반적으로 안전한 것으로 인정(GRAS)"으로 분류합니다. 일부 백신에서 FDA는 알루미늄 염을 원하는 효과를 향상시키는 첨가제로 간주합니다.

일부 학자와 과학자들은 이러한 진술에 동의하지 않고 알루미늄과 다양한 반응 및 질병 사이의 직접적인 연관성을 증명하려고 합니다. 현재까지 직접적인 증거는 없지만 알루미늄이 다양한 알레르기, 유방암, 심지어 알츠하이머와 관련이 있다는 많은 증거가 있습니다. 연구에 따르면 이러한 경우 알루미늄의 존재가 정상보다 훨씬 더 많습니다(정상적인 것은 알루미늄이 없는 것입니다). 그러나 알루미늄이 이러한 질병의 발병과 직접적인 관련이 있거나 높은 수치의 이 환자의 알루미늄은 질병의 결과입니다.