綠色鎳礦革命：零碳製程開啟永續電動化新時代
科技
05-01
為因應氣候變遷挑戰，實現碳中和工業目標，大幅降低碳排放已成當務之急。其中，交通運輸與工業領域的電氣化轉型至關重要，而這項轉型高度依賴鎳礦——電池與不鏽鋼製造的關鍵原料。
隨著全球基礎建設與運輸系統加速電氣化，預估到2040年，鎳礦需求量將翻倍成長。然而現行製程每生產1噸鎳就會排放約20噸二氧化碳，令人憂心環境負擔將從運輸端轉移至冶金產業。
馬克斯普朗克永續材料研究所(MPI-SusMat)的科學家近期突破性開發出零碳排放且節能的鎳礦提煉技術。這項創新方法更可應用於傳統製程難以處理的低品位鎳礦。研究成果已刊登於《自然》期刊。
「若持續採用傳統方式生產鎳礦來推動電氣化，我們只是轉移問題而非解決問題。」該研究第一作者、MPI-SusMat博士研究員烏拜德·曼佐爾強調。
研究團隊開發出單步驟氫電漿還原技術，相較傳統碳基製程可減少84%碳排放，若採用再生能源與綠氫供電，能源效率更提升18%。這項突破特別針對佔全球儲量60%的低品位鎳礦，其複雜的鎂矽酸鹽與氧化鐵化學結構向來難以處理。
「透過精確控制電弧爐內的熱力學過程，我們無需催化劑就能將低品位礦石中的複雜礦物結構分解為簡單離子態。」MPI-SusMat「材料永續合成」團隊負責人、論文通訊作者伊納爾迪·索薩·菲略教授解釋道。
這項技術不僅降低能耗與汙染，更大幅拓展可用礦源。研究團隊現正著手將製程規模化，計劃整合短弧高電流、電磁攪拌裝置等成熟工業技術，確保未還原熔體能持續接觸反應介面。
綠色鎳礦製程產出的鎳鐵合金可直接用於不鏽鋼製造，經精煉後更可作為電池電極材料。製程副產物爐渣還能應用於建材生產，相同技術亦可延伸至電動車所需的鈷礦提煉，為永續能源轉型開創全新可能。
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