全球气候变化加剧，减少钢铁腐蚀对应对气候变化至关重要

美国每年花费近1万亿美元来对抗金属腐蚀，这是一种金属氧化并开始生锈时发生的电化学反应。通过研究这个令人惊讶的潜在问题，研究人员现在估计了腐蚀在多大程度上逐渐恶化全球碳排放。

几十年来，全球钢铁产量一直在稳步增长，而由于钢材的耐腐蚀性较差，部分需求是为了取代建筑材料中使用的钢材，这些材料随着时间的推移已经被腐蚀了，从桥梁到汽车都是如此。该研究的合著者、俄亥俄州立大学材料科学与工程教授杰拉尔德·弗兰克尔说，减少因腐蚀而需要更换的钢材数量，可能会对钢铁生产过程中产生的温室气体产生可衡量的影响。

虽然先前的研究估计，目前腐蚀的经济成本约为一个国家国内生产总值的3%至4%，但这项由俄亥俄州立大学校友Mariano Iannuzzi领导的新研究首次量化了与钢铁腐蚀相关的环境影响。

这项研究最近发表在npj Materials Degradation上。

弗兰克尔说:“鉴于社会对煤炭燃料的依赖，钢铁生产是所有行业中温室气体排放最大的行业之一。”“但与该行业相关的大部分成本实际上来自于炼钢过程中消耗的能源，而这些能源会在钢铁变锈的过程中损失掉，而钢铁变锈与铁矿石的原始形态类似。”

钢的腐蚀时间很大程度上取决于环境的严重程度和合金成分，但这个环境代价高昂的问题只会越来越严重，Frankel说。

研究人员利用历史二氧化碳强度数据估算了自1960年以来每年的二氧化碳水平，发现到2021年，钢铁生产占全球制造业碳排放的27%约占全球碳排放总量的10.5%。腐蚀的钢材更换Ement占了大约1.6到3.4%的排放量。

但该研究指出，也有一些好消息。由于对钢铁行业的监管，炼钢过程中的技术进步在过去50年里减少了61%的能源消耗。

Frankel说，尽管有了这些改进，但研究结果还是呼吁政策制定者和行业官员采取行动，修改和协调有关钢铁生产和腐蚀管理的国际政策。

他说:“协调的国际战略，以及减少全球钢铁需求，通过使用最佳实践来减缓腐蚀，可以更好地改善全球腐蚀管理战略，并大幅减少我们所看到的温室气体排放的上升，这是由于反复更换腐蚀的钢铁。”

该研究指出，如果不尽快采取措施改善钢铁行业的碳足迹，到2030年，钢铁行业产生的温室气体排放量可能达到全球碳排放总量的27.5%左右，而腐蚀的钢铁约占这一数字的4%至9%。这样的结果将使《巴黎协定》设定的将地球变暖控制在1.5摄氏度以内的目标和美国的目标同时实现美国自己的国内气候目标几乎完全不可行。

该研究指出，利用机器学习技术等管理策略可能是我们减少地球二氧化碳水平的最佳机会之一。

弗兰克尔说，也就是说，如果人类不能满足这些条件，对地球气候的后果将是可怕的，因此需要让更多的人意识到，需要一个低碳的钢铁行业来防止这样的反乌托邦。

“全球变暖是一个社会挑战，需要许多多学科方法的协调，”弗兰克尔说。“我们的工作揭示了一个问题，就增加问题的重要性而言，这个问题似乎一直没有得到重视。”