Каждый год Соединенные Штаты тратят около триллиона долларов на борьбу с коррозией металлов - электрохимической реакцией, которая происходит, когда металлы окисляются и начинают ржаветь. Взявшись за эту удивительно коварную проблему, исследователи теперь подсчитали, насколько коррозия постепенно ухудшает глобальные выбросы углерода.

Мировое производство стали неуклонно росло на протяжении десятилетий - и поскольку сталь плохо сопротивляется коррозии, часть этого спроса приходится на замену стали, используемой в строительных материалах, которые со временем подвергаются коррозии, во всем, от мостов до автомобилей. Сокращение количества стали, которую необходимо заменять из-за коррозии, может оказать заметное влияние на количество парниковых газов, производимых для производства стали, сказал Джеральд Франкель, соавтор исследования и профессор материаловедения и инженерии в Университете штата Огайо.

Хотя предыдущие исследования оценивали текущую экономическую стоимость коррозии примерно в 3-4% от валового внутреннего продукта страны, это новое исследование, проведенное выпускником университета штата Огайо Мариано Ианнуцци, является первым, которое количественно оценивает воздействие коррозии стали на окружающую среду.

Исследование было недавно опубликовано в журнале npj Materials Degradation.

"Учитывая зависимость общества от угольного топлива, производство чугуна и стали является одним из крупнейших эмитентов парниковых газов среди всех отраслей промышленности", - сказал Френкель. "Но большая часть затрат, связанных с этой отраслью, на самом деле обусловлена энергией, которая идет на создание стали, и эта энергия теряется, когда сталь превращается в ржавчину, которая похожа на исходную форму железной руды".

Время, необходимое стали для коррозии, во многом зависит от суровости окружающей среды и состава сплава, но эта дорогостоящая для окружающей среды проблема только усугубляется, говорит Френкель.

Используя исторические данные об интенсивности выбросов углекислого газа для оценки уровня углекислого газа в год, начиная с 1960 года, исследователи обнаружили, что в 2021 году на производство стали приходилось 27% выбросов углекислого газа в мировом производственном секторе и около 10,5% от общего объема выбросов углекислого газа в мире. На замену корродированной стали приходилось примерно от 1,6 до 3,4% выбросов.

Но есть и хорошие новости, отмечается в исследовании. Благодаря нормативным требованиям, предъявляемым к сталелитейной промышленности, технологические достижения в процессе выплавки стали привели к снижению энергопотребления на 61% за последние 50 лет.

Несмотря на это улучшение, результаты исследования являются призывом к действию для политиков и представителей промышленности по изменению и координации международной политики в отношении производства стали и управления коррозией, сказал Френкель.

"Скоординированные международные стратегии, а также снижение мирового спроса на сталь за счет использования передового опыта по снижению коррозии могли бы улучшить глобальные стратегии управления коррозией и резко снизить рост выбросов парниковых газов, который мы наблюдаем из-за многократной замены проржавевшей стали", - сказал он.

Если в ближайшее время не будут приняты меры по улучшению углеродного следа стали, то, как отмечается в исследовании, к 2030 году выбросы парниковых газов, производимые сталелитейной промышленностью, могут составить около 27,5% от общего объема выбросов углекислого газа в мире, причем на коррозионную сталь придется от 4 до 9% от этого числа. Такой результат сделает почти полностью невыполнимыми цели, поставленные Парижским соглашением по ограничению потепления Земли до 1,5 градусов Цельсия, а также внутренние климатические цели США.

В исследовании отмечается, что стратегии управления, такие как использование преимуществ технологий машинного обучения, могут стать одним из лучших шансов снизить уровень углекислого газа на Земле.

Тем не менее, если люди не смогут выполнить эти условия, последствия для климата Земли будут ужасными, поэтому необходимо донести до большего количества людей, что низкоуглеродная сталелитейная промышленность необходима для предотвращения такой антиутопии, считает Френкель.

"Глобальное потепление - это вызов обществу, который требует координации множества междисциплинарных подходов", - сказал Френкель. "Наша работа позволяет привлечь внимание к проблеме, которая, похоже, осталась без внимания с точки зрения важности ее решения".