Küresel birincil alüminyum endüstrisi, çevre kirliliği ve karbon emisyonu suçlamaları nedeniyle sürekli baskı altında kalmaktadır. Açık ocak boksit madenciliğinden başlayarak, kostik soda ile liçleme yöntemine dayanan Bayer alümina arıtma sürecine ve alüminyum eritmede florürle erimiş tuz elektroliz sürecine kadar alüminyum üretiminin her aşamasında; çok sayıda çevre tahribatı sorunu söz konusudur. Bununla birlikte, küresel alüminyum endüstrisi bu konudaki durumunu iyileştirmek için uzun süredir ciddi çabalar göstermektedir.
Alümina Rafine Etmenin Çevresel Boyutları
Alüminyum endüstrisinden kaynaklanan kirliliğin en önemli sorunlarından biri, alümina üretimi için boksitin Bayer yöntemiyle rafine edilmesiyle başlar. Bayer işlemi sırasında ortaya çıkan çözünmeyen çamur halindeki atık, “Kırmızı Çamur” olarak adlandırılır. Bu, ana maden olan boksitte başlangıçta bulunan alümina dışı bileşiklerle, işlem sırasında oluşan veya eklenmiş bileşiklerin bir karışımıdır. Bayer yöntemi döngüsü. Katı madde konsantrasyonu 25-55 % aralığında (yüksek kostik içeren su içeriği), pH değeri 13 aralığında ve yüksek iyonik mukavemete sahip bir çamur olarak bertaraf edilir. Kırmızı Çamur ayrıca silika, alümina, demir, kalsiyum, titanyum oksitler gibi çözünmeyen kimyasalların yanı sıra birçok diğer minör ve nadir toprak bileşiği içerir.
Kırmızı çamurun bertarafı, alümina ve alüminyum üreten ülkelerin tamamında hâlâ bir çevre sorunu olarak gündemde yer almaktadır. Diğer proses kalıntıları (kostik soda, kireç vb.) ve safsızlıklar da eklendiğinde, sürekli olarak üretilen kırmızı çamur miktarı, her ton alümina başına yaklaşık 2-2,5 ton ve üretilen her ton alüminyum metal için bu miktarın iki katıdır. Dolayısıyla, yıllık 3 milyon ton kapasiteli bir alümina rafinerisi, yılda 6-7 milyon ton kırmızı çamur üretir ve ortalama 50 yıllık ömrü boyunca bu çevreye zararlı maddeden yaklaşık 300-350 milyon ton üretir.
Kırmızı çamurun bertarafında en yaygın yöntem, onu güvenli, büyük, iç kesimlerdeki yapay havuzlara boşaltmaktır; bu yöntem, “Kapalı Döngü Bertaraf Sistemi” olarak bilinir. Yüksek alkali içeriğine sahip kırmızı çamur olduğu gibi karaya atılırsa veya sızıntı, kıyılardaki heyelan ya da şiddetli tropikal yağmurlar nedeniyle bertaraf havuzlarından sızıntı suyu taşarsa, su kütlelerine, otlaklara ve bitki örtüsüne ciddi zararlar verilebilir.
Kırmızı çamurun tekrar tekrar yıkanıp süzülmesi, sıvının buharlaştırılması ve tabanında 300-400 mm kalınlığa kadar kil yatakları kullanıldıktan sonra yoğunlaştırılmış çamurun aynı havuza geri konulmasıyla bu sorun en aza indirilebilir; günümüzün modern alümina rafinerilerinin çoğu bu süreci benimsemiştir. Yine de, şiddetli muson yağmurları sırasında çamurun taşması ve zehirli maddelerle çevreye zarar vermesi nedeniyle kırmızı çamur havuzları bir tehdit oluşturmaktadır.
Alümina arıtımında bir diğer önemli ve sınırlayıcı sorun, büyük kırmızı çamur bertaraf tesisleri inşa etmek için gerekli arazinin bulunmaması olmuştur. Eski bir ‘genel kural’a göre, yıllık 1 milyon ton kapasiteli bir tesisin 5 yıl boyunca işletilmesi sonucunda 1 km²’lik arazi kalıcı olarak kaybedilmektedir. Bu sorun, modern tesislerde kullanılan yoğunlaştırılmış çamur bertaraf sistemi sayesinde bir dereceye kadar kontrol altına alınmış olsa da, nüfus yoğunluğu yüksek bölgelerde ve iç kesimlerdeki alümina rafinerilerinin tasarımında hâlâ ciddi bir sorun olmaya devam etmektedir.
Son zamanlarda yapılan araştırmalar, kırmızı çamurun içerdiği kostik soda maddesinin on yıllar boyunca kil ile reaksiyona girdiğini ve sonunda karmaşık bir reaksiyon mekanizması yoluyla zeolitlerin oluştuğunu ortaya koymuştur; bu durum, terk edilmiş kırmızı çamur havuzlarının setlerini ve çevresindeki su sistemini nihayetinde tahrip edebilir. Bu durum, terk edilmiş kırmızı çamur havuzlarının 50 yılı aşkın süredir var olduğu eski alümina rafinerileri için ciddi bir endişe kaynağı oluşturmuştur.
Kırmızı çamurun bertarafına yönelik bir başka yöntem de “Denize Doğrudan Bertaraf”dır; bu süreçte deniz suyu, kırmızı çamurun kostik etkisini seyreltip nötralize eder ve deniz suyuna salınan demir oksit, deniz yaşamındaki yosunlar, mercanlar ve diğer sürünen canlıların daha hızlı büyümesine yardımcı olur. Dünyadaki kıyı şeridinde yer alan birçok alümina rafinerisi, çevrecilerin zaman zaman gösterdiği tepkilere rağmen bu tür kırmızı çamur bertaraf sistemini uygulamaya devam etmektedir. İlginç bir şekilde, bu bertaraf sisteminin en büyük destekçileri bölgedeki balıkçılardır.
Üçüncü ve geliştirilmiş çözüm, ıslak çamurun birkaç aşamalı filtreleme işleminden geçirilerek suyun ayrıştırıldığı Kuru Bertaraf Yöntemidir. Bundan sonra, kuru çamur piramitler halinde bertaraf edilir veya havuz kenarına dökülür. Kuru çamur pamuklu toprakla örtülür ve metalik tozun havayı, canlıları ve etraftaki bitkileri kirletmesini önlemek için düzenli olarak su serpilmesi gerekir.
Ayrıca, kırmızı çamurun ferritik çimentoların üretiminde ve demir çıkarımında toplu olarak kullanılmasına yönelik girişimler de sürmektedir; bu girişimler sayesinde atığın daha verimli bir şekilde değerlendirilmesi hedeflenmektedir.
Bu nedenle, kırmızı çamurun insan sağlığı ve çevreye yönelik potansiyel tehlikesi sınırlıdır. Kırmızı çamur, öncelikle yüksek alkali içeriği ve ağır metallerin varlığı nedeniyle toksik olarak kabul edilmektedir.
