Un modo più pulito ed economico per produrre metalli

Nello spazio del laboratorio di fronte a uno studio di yoga in un parco per uffici a Natick, nel Massachusetts, Adam Powell tiene in mano un brillante tubo di ceramica bianca che, secondo lui, è la chiave per rendere la produzione di molti metalli ampiamente utilizzati significativamente più economica e meno inquinante.

Powell è il chief technology officer di Infinium , una startup nata dalla Boston University che opera in silenzio dal 2008 ed è ora pronta per essere lanciata sul mercato con i suoi primi prodotti: i metalli delle terre rare neodimio e disprosio. Questi materiali sono necessari per realizzare potenti magneti che funzionano ad alte temperature e sono importanti per i generatori che si trovano nelle turbine eoliche e in molti motori delle auto elettriche.

Mentre l'approccio di Infinium può essere utilizzato per produrre altri metalli, tra cui magnesio e alluminio, l'azienda sta iniziando con le terre rare perché ottengono prezzi molto più alti. Il suo primo cliente è il governo degli Stati Uniti, che ha bisogno di metalli delle terre rare per le sue scorte di materiali di valore strategico. Il minerale di terre rare viene estratto solo in pochi posti nel mondo e i costi elevati e le sfide ambientali hanno impedito alle aziende di elaborare il minerale di terre rare per produrre metalli a livello nazionale.

Il processo di Infinium affronta una parte specifica della produzione del metallo: trasformare i minerali parzialmente lavorati - ossidi metallici - in metalli. Questo può essere fatto immergendo gli ossidi in un bagno di sale fuso e facendo scorrere l'elettricità attraverso la miscela. A parte le emissioni associate alla generazione di tale energia, questo stesso processo rilascia gas serra. Uno degli elettrodi è solitamente costituito da carbonio, che reagisce con l'ossigeno, formando anidride carbonica.

Il materiale ceramico che Powell mi ha mostrato, che è fatto di ossido di zirconio, sostituisce l'elettrodo di carbonio ed elimina quelle emissioni. I ricercatori hanno cercato di sostituire il carbonio per molti anni, ma i sali fusi hanno corroso le alternative. Il progresso chiave per Infinium è stato lo sviluppo di sali fusi alternativi che non reagiscono con l'ossido di zirconio, in modo che possa durare abbastanza a lungo da essere pratico.

Questo mese Infinium sta avviando la produzione utilizzando una macchina che produrrà mezza tonnellata di metalli delle terre rare all'anno. A settembre, Infinium inizierà a utilizzare un'altra macchina in grado di produrre 10 tonnellate all'anno, sufficienti per rendere redditizia l'azienda, afferma Powell. Infinium ha anche dimostrato che il processo funziona per alluminio, magnesio, titanio e silicio e prevede di aumentare la produzione dei primi due di questi entro il 2016.

Il processo non è una panacea per i problemi ambientali associati alla produzione di metalli. Non affronta l'inquinamento derivante dall'estrazione mineraria e la separazione degli ossidi di terre rare da altri materiali nel minerale (sono in fase di sviluppo altri nuovi processi per affrontare questi problemi, vedere The Rare-Earth Crisis).

Ma per metalli come alluminio e magnesio, afferma Infinium, può ridurre i costi di lavorazione dal 30 al 50 percento. Rendere questi metalli molto più economici potrebbe, per prima cosa, trasformare la produzione di automobili. Le parti realizzate con questi metalli pesano molto meno delle parti in acciaio normalmente utilizzate nelle automobili, pur essendo altrettanto resistenti. Il risparmio di peso potrebbe ridurre il consumo di carburante del 10%, secondo un consorzio dell'industria automobilistica.

Mentre l'azienda aumenta la produzione, una domanda chiave sarà se i suoi elettrodi in ceramica resistono fino a quando i test su scala ridotta dell'azienda suggeriscono che lo faranno. Se la ceramica non dura, l'azienda potrebbe non avere un vantaggio in termini di costi.

Trovare un'alternativa al carbonio è stato a lungo il sogno dell'industria dei metalli, afferma Donald Sadoway , un professore di scienza dei materiali al MIT che non è coinvolto con l'azienda. Credo che la tecnologia [di Infinium] sia valida. È vero, dice. Se l'azienda ha successo è tutta una questione di economia, dice. A nessuno interessa il diagramma di flusso del processo. Ti interessano i prezzi. Se produce un buon metallo a un costo inferiore, le persone saranno interessate.

nascondere