Σχετικά Άρθρα
Ευρωπαϊκή αμυντική βιομηχανία: Επιβεβλημένη η επαναχρησιμοποίηση υλικών και η μείωση ρύπων
Μια νέα μέθοδο ανακύκλωσης που επιτρέπει την επιλεκτική ανάκτηση χαλκού και αλουμινίου από μολυσμένα μεταλλικά μείγματα ανέπτυξαν ερευνητές του Πανεπιστημίου του Μέιν στις ΗΠΑ. Σύμφωνα με δημοσίευμα του Interesting Engineering, η τεχνική πέτυχε να φτάσει σε ποσοστό περίπου 90% για τον χαλκό μεταξύ των σωματιδίων που παγιδεύτηκαν κατά τη διαδικασία. Η εξέλιξη θα μπορούσε να συμβάλει στην επαναχρησιμοποίηση πολύτιμων πρώτων υλών και στην ενίσχυση της ανθεκτικότητας της εφοδιαστικής αλυσίδας για κρίσιμα βιομηχανικά υλικά.
Περιστροφική κίνηση για τον επιλεκτικό διαχωρισμό των μετάλλων
Η νέα τεχνική ονομάζεται shear-assisted particle entrapment (SHAPE) και έχει σχεδιαστεί για την ανάκτηση μεταλλικών μικροσωματιδίων που αναμειγνύονται και επιμολύνονται κατά τη διάρκεια των διαδικασιών παραγωγής. Τέτοια υλικά συχνά απορρίπτονται, παρότι θα μπορούσαν να αξιοποιηθούν εκ νέου σε βιομηχανικές εφαρμογές υψηλής προστιθέμενης αξίας.
Η ερευνητική ομάδα, με επικεφαλής τον Bashir Khoda, αναπληρωτή καθηγητή μηχανολογίας, εξέτασε μείγματα μικροσωματιδίων χαλκού και αλουμινίου, με διαμέτρους έως 25 μικρόμετρα. Τα σωματίδια αιωρήθηκαν σε υγρό και στη συνέχεια υποβλήθηκαν σε διαφορετικές ταχύτητες περιστροφής, από 200 έως 1.500 στροφές ανά λεπτό.
Κατά τη διαδικασία, τα σωματίδια παγιδεύονταν σε ένα λεπτό πολυμερικό φιλμ, επιτρέποντας στους επιστήμονες να ελέγχουν ποιο από τα δύο μέταλλα συγκεντρωνόταν σε μεγαλύτερη αναλογία.
Τα αποτελέσματα έδειξαν ότι στις περίπου 200 στροφές ανά λεπτό, το αλουμίνιο αντιστοιχούσε στο 87% των σωματιδίων που συλλέχθηκαν στο υπόστρωμα. Αντίθετα, όταν η ταχύτητα αυξήθηκε στις 1.500 στροφές ανά λεπτό, ο χαλκός αποτέλεσε περίπου το 90% των παγιδευμένων σωματιδίων.
Η μεταβολή αυτή δείχνει ότι η προσαρμογή των παραμέτρων της διαδικασίας μπορεί να επιτρέψει την επιλεκτική συλλογή διαφορετικών υλικών από ένα μικτό μεταλλικό μείγμα.
Το χαμηλό ποσοστό συνολικής ανάκτησης παραμένει πρόκληση
Παρά την υψηλή επιλεκτικότητα που καταγράφηκε στα πειράματα, οι ερευνητές διευκρινίζουν ότι η συνολική ποσότητα υλικού που ανακτήθηκε από την αρχική πρώτη ύλη παρέμεινε πολύ μικρή. Επομένως, το ποσοστό περίπου 90% αφορά τη σύνθεση των σωματιδίων που παγιδεύτηκαν και όχι την ανάκτηση του 90% του συνολικού χαλκού που υπήρχε αρχικά στο μείγμα.
Ο Bashir Khoda υπογράμμισε ότι η μελέτη αποδεικνύει κυρίως την επιλεκτικότητα του μηχανισμού και όχι την ετοιμότητά του για βιομηχανική εφαρμογή. Το επόμενο βήμα είναι να αυξηθεί σημαντικά η ποσότητα των υλικών που μπορούν να υποστούν επεξεργασία και να ανακτηθούν, χωρίς να χαθεί η ακρίβεια του διαχωρισμού.
Για τον σκοπό αυτό, η ομάδα σχεδιάζει να εξετάσει το μέγεθος και τη γεωμετρία των υποστρωμάτων, τη χρήση πολλαπλών πολυμερικών φιλμ, τη συγκέντρωση των σωματιδίων, τη συγκέντρωση του πολυμερούς και τον χρόνο επεξεργασίας. Παράλληλα, θα διερευνηθεί η δυνατότητα συνεχούς λειτουργίας ή εφαρμογής διαδοχικών σταδίων διαχωρισμού.
Εξίσου σημαντική είναι η αξιολόγηση της ποιότητας των ανακτημένων μεταλλικών σκονών. Οι επιστήμονες θα εξετάσουν τη χημική τους σύσταση, τη μορφολογία, τη ρευστότητα και την απόδοσή τους σε διαδικασίες παραγωγής, ώστε να διαπιστωθεί εάν μπορούν να επαναχρησιμοποιηθούν με ασφάλεια και αξιοπιστία.
Σε μακροπρόθεσμο ορίζοντα, στόχος της ομάδας είναι η αυτοματοποίηση της διαδικασίας με τη βοήθεια τεχνητής νοημοσύνης. Εφόσον η τεχνική καταστεί επεκτάσιμη σε βιομηχανική κλίμακα, θα μπορούσε να συμβάλει στην επιστροφή επιμολυσμένων μεταλλικών σκονών στην αλυσίδα παραγωγής, ιδιαίτερα στην προσθετική κατασκευή, μειώνοντας τις απώλειες υλικών και την εξάρτηση από νέες πρώτες ύλες.
www.worldenergynews.gr
