匈牙利一家铝厂，一名工人在检查装有3000万吨红泥的池塘。2010年该池塘红泥的一次泄漏造成10人死亡。图片来源：BELA SZANDELSZKY/《科学》

铝，实用且富有魅力，从厨房箔纸、饮料罐到特斯拉跑车和飞机，用它制造的产品备受推崇。这种银色的金属量大、价廉、质轻，且耐腐蚀，但它却有不利的一面——赤泥。

这种棕红色的泥浆是一种腐蚀性混合物，由富含金属和硅的氧化物混合而成，通常还含有少量的放射性元素和稀土元素，这是铝从矿石中被提炼后的残留物。在全球范围内，约有30亿吨的赤泥被储存在巨大的废料池或干燥的土堆中，使它成为地球上最丰富的工业废料之一。铝厂每年会额外生产1.5亿吨铝。

但据《科学》报道，赤泥已经成为一些地方的麻烦。2010年，匈牙利一个废物池的土坝发生垮塌，两米高的赤泥倾泻而出，掩埋了奥伊考镇，导致10人死亡、150人被化学物质严重烧伤。即使赤泥仍被控制在原地，它的极高碱度也会渗透出来，污染地下水、附近的河流和生态系统。

因为这些不利因素的存在，以及对行业可持续发展监管压力的日益加大，促使全球努力寻找回收和再利用赤泥的方法。一些研究人员在开发提取有价值的稀土金属的方法，还有人则把赤泥变成水泥或砖。

“这个领域还有希望。”比利时鲁汶大学的机械工程师Yiannis Pontikes说。但希腊雅典国立技术大学的冶金工程师Efthymios Balomenos却表示，经济和市场方面的障碍依然存在，随着监管机构考虑采取新的控制措施，“时间非常紧迫”。“到某个时刻，我们将不能再产生废料。因此，迫切需要做出改变。”

铝是最常见的可回收材料之一，迄今为止生产的所有铝中有75%仍在使用。但相关需求仍在不断增长。

铝的生产从开采铝土矿开始，这是一种富含氧化铝的岩石，其中也含有大量其他元素，包括硅、铁和钛。工人通过一系列的处理方法提取铝，包括化学腐蚀剂、热和电。由于铁的存在，剩下的物质通常是红色的，但其确切成分会随着地区矿石成分的不同而不同，使得最后的废料更难以处理。美国伍斯特理工学院材料科学家Brajendra Mishra说：“赤泥的成分变化如此之大，意味着一种溶剂不会起作用。”

一种似乎可以奏效的方法是开采赤泥，将其作为钪的来源，钪是一种用于强化金属合金的稀土金属。研究人员最近发现，钪铝合金的强度比纯铝高40%。这让制造商们热切关注这种合金。例如，飞机制造商可以用它来制造更轻的铝框架，使飞机消耗燃油消耗更少。钪目前的价格是每公斤3500美元，因此人们有足够的动力去寻找价格更低廉的新原料。

其他方法旨在利用更多的废料。一种方法是利用通常含有40%到70%氧化铁的赤泥生产富含铁的水泥。全世界每年使用的水泥超过40亿吨，主要用于混凝土黏结剂。最常见的是由钙硅酸盐制成的硅酸盐水泥，它与水发生反应，形成一种坚硬的基质。

2015年，新西兰研究人员报告称，通过向赤泥中加入一种叫作硅灰的常见水泥添加剂，再加上适量的铁，可以制造出与硅酸盐水泥硬度大致相同的水泥。Pontikes和同事正在努力扩展这些发现，通过开发“配方”，使制造商能够从大量不同铁浓度的赤泥中生产水泥。研究小组希望赤泥能够成为添加到水泥中的额外铁和催化硬化反应所需的碱性化合物的来源。

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doi:10.1126/science.abe4252