Czystszy i tańszy sposób na wytwarzanie metali

W laboratorium naprzeciwko studia jogi w parku biurowym w Natick w stanie Massachusetts Adam Powell trzyma genialną białą rurkę ceramiczną, która według niego jest kluczem do znacznie tańszej i mniej zanieczyszczającej produkcję wielu powszechnie stosowanych metali.

Powell jest dyrektorem ds. technologii w Nieskończoność , startup wydzielony z Boston University, który działa cicho od 2008 roku i jest teraz gotowy do wejścia na rynek ze swoimi pierwszymi produktami – metalami ziem rzadkich neodymem i dysprozem. Materiały te są potrzebne do wytwarzania silnych magnesów, które działają w wysokich temperaturach i są ważne dla generatorów znajdujących się w turbinach wiatrowych i wielu elektrycznych silnikach samochodowych.

Podczas gdy podejście Infinium można wykorzystać do produkcji innych metali, w tym magnezu i aluminium, firma zaczyna od pierwiastków ziem rzadkich, ponieważ osiągają znacznie wyższe ceny. Jej pierwszym klientem jest rząd Stanów Zjednoczonych, który potrzebuje metali ziem rzadkich do swoich zapasów strategicznie cennych materiałów. Ruda ziem rzadkich jest wydobywana w zaledwie kilku miejscach na świecie, a wysokie koszty i wyzwania środowiskowe uniemożliwiły firmom przetwarzanie rudy ziem rzadkich w celu produkcji metali w kraju.

Proces Infinium dotyczy konkretnej części produkcji metalu: przekształcania częściowo przetworzonych rud — tlenków metali — w metale. Można to zrobić przez zanurzenie tlenków w kąpieli ze stopionej soli i przepuszczenie przez mieszaninę prądu elektrycznego. Oprócz emisji związanych z wytwarzaniem tej energii, sam proces uwalnia gazy cieplarniane. Jedna z elektrod jest zwykle wykonana z węgla, który reaguje z tlenem, tworząc dwutlenek węgla.

Materiał ceramiczny, który pokazał mi Powell — wykonany z tlenku cyrkonu — zastępuje elektrodę węglową i eliminuje te emisje. Naukowcy od wielu lat próbują zastąpić węgiel, ale stopione sole spowodowały korozję alternatyw. Kluczowym postępem dla Infinium było opracowanie alternatywnych stopionych soli, które nie reagują z tlenkiem cyrkonu, dzięki czemu mogą działać wystarczająco długo, aby były praktyczne.

W tym miesiącu Infinium rozpoczyna produkcję za pomocą maszyny, która będzie produkować pół tony metali ziem rzadkich rocznie. We wrześniu Infinium zacznie używać innej maszyny, która może produkować 10 ton metrycznych rocznie – wystarczająco, aby firma była rentowna, mówi Powell. Infinium wykazał również, że proces działa w przypadku aluminium, magnezu, tytanu i krzemu, i planuje zwiększyć produkcję dwóch pierwszych do 2016 roku.

Proces ten nie jest lekarstwem na wszystkie problemy środowiskowe związane z produkcją metali. Nie zajmuje się zanieczyszczeniami z wydobycia i oddzielania tlenków ziem rzadkich od innych materiałów w rudzie (opracowywane są inne nowe procesy, aby rozwiązać te problemy – patrz Kryzys ziem rzadkich ).

Ale w przypadku metali, takich jak aluminium i magnez, Infinium może obniżyć koszty przetwarzania o 30 do 50 procent. Znacznie tańsze metale mogą, po pierwsze, odmienić produkcję samochodów. Części wykonane z tych metali ważą znacznie mniej niż części stalowe zwykle używane w samochodach, a jednocześnie są tak samo wytrzymałe. Według konsorcjum przemysłu samochodowego, zmniejszenie masy może zmniejszyć zużycie paliwa o 10 procent.

Ponieważ firma zwiększa produkcję, jednym z kluczowych pytań będzie to, czy jej elektrody ceramiczne wytrzymają tak długo, jak sugerują testy firmy na mniejszą skalę. Jeśli ceramika nie wytrzyma, firma może nie mieć przewagi kosztowej.

Znalezienie alternatywy dla węgla od dawna było marzeniem przemysłu metalowego, mówi Donald Sadoway , profesor materiałoznawstwa na MIT, który nie jest związany z firmą. Uważam, że technologia [Infinium] jest solidna. To prawda, mówi. To, czy firma odniesie sukces, zależy od ekonomii, mówi. Nikogo nie obchodzi schemat blokowy procesu. Dbasz o ceny. Jeśli produkuje dobry metal tańszym kosztem, ludzie będą zainteresowani.

ukryć