美國每年花費近1萬億美元來對抗金屬腐蝕，這是一種金屬氧化并開始生銹時發(fā)生的電化學反應。通過研究這個令人驚訝的潛在問題，研究人員現(xiàn)在估計了腐蝕在多大程度上逐漸惡化全球碳排放。

幾十年來，全球鋼鐵產(chǎn)量一直在穩(wěn)步增長，而由于鋼材的耐腐蝕性較差，部分需求是為了取代建筑材料中使用的鋼材，這些材料隨著時間的推移已經(jīng)被腐蝕了，從橋梁到汽車都是如此。該研究的合著者、俄亥俄州立大學材料科學與工程教授杰拉爾德·弗蘭克爾說，減少因腐蝕而需要更換的鋼材數(shù)量，可能會對鋼鐵生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的溫室氣體產(chǎn)生可衡量的影響。

杰拉爾德·弗蘭克爾

雖然先前的研究估計，目前腐蝕的經(jīng)濟成本約為一個國家國內生產(chǎn)總值的3%至4%，但這項由俄亥俄州立大學校友Mariano Iannuzzi領導的新研究首次量化了與鋼鐵腐蝕相關的環(huán)境影響。

這項研究最近發(fā)表在npj Materials Degradation上。

弗蘭克爾說:“鑒于社會對煤炭燃料的依賴，鋼鐵生產(chǎn)是所有行業(yè)中溫室氣體排放最大的行業(yè)之一。”“但與該行業(yè)相關的大部分成本實際上來自于煉鋼過程中消耗的能源，而這些能源會在鋼鐵變銹的過程中損失掉，而鋼鐵變銹與鐵礦石的原始形態(tài)類似。”

鋼的腐蝕時間很大程度上取決于環(huán)境的嚴重程度和合金成分，但這個環(huán)境代價高昂的問題只會越來越嚴重，F(xiàn)rankel說。

研究人員利用歷史二氧化碳強度數(shù)據(jù)估算了自1960年以來每年的二氧化碳水平，發(fā)現(xiàn)到2021年，鋼鐵生產(chǎn)占全球制造業(yè)碳排放的27%約占全球碳排放總量的10.5%。腐蝕的鋼材更換Ement占了大約1.6到3.4%的排放量。

但該研究指出，也有一些好消息。由于對鋼鐵行業(yè)的監(jiān)管，煉鋼過程中的技術進步在過去50年里減少了61%的能源消耗。

Frankel說，盡管有了這些改進，但研究結果還是呼吁政策制定者和行業(yè)官員采取行動，修改和協(xié)調有關鋼鐵生產(chǎn)和腐蝕管理的國際政策。

他說:“協(xié)調的國際戰(zhàn)略，以及減少全球鋼鐵需求，通過使用最佳實踐來減緩腐蝕，可以更好地改善全球腐蝕管理戰(zhàn)略，并大幅減少我們所看到的溫室氣體排放的上升，這是由于反復更換腐蝕的鋼鐵。”

該研究指出，如果不盡快采取措施改善鋼鐵行業(yè)的碳足跡，到2030年，鋼鐵行業(yè)產(chǎn)生的溫室氣體排放量可能達到全球碳排放總量的27.5%左右，而腐蝕的鋼鐵約占這一數(shù)字的4%至9%。這樣的結果將使《巴黎協(xié)定》設定的將地球變暖控制在1.5攝氏度以內的目標和美國的目標同時實現(xiàn)美國自己的國內氣候目標幾乎完全不可行。

該研究指出，利用機器學習技術等管理策略可能是我們減少地球二氧化碳水平的最佳機會之一。

弗蘭克爾說，也就是說，如果人類不能滿足這些條件，對地球氣候的后果將是可怕的，因此需要讓更多的人意識到，需要一個低碳的鋼鐵行業(yè)來防止這樣的反烏托邦。

“全球變暖是一個社會挑戰(zhàn)，需要許多多學科方法的協(xié)調，”弗蘭克爾說。“我們的工作揭示了一個問題，就增加問題的重要性而言，這個問題似乎一直沒有得到重視。”（文章來源：Ohio State News）