„Zielone” aluminium

Recykling aluminium stał się dochodowym biznesem już u początków jego produkcji – ponad 100 lat temu. Obecnie, prawie jedna trzecia tego materiału produkowanego w Stanach Zjednoczonych jest wykonana z odpadków aluminiowych, które zostały odzyskane w procesach przetapiania. Recykling zużywa jedynie od 5 do 10 procent energii, jaką należy włożyć w proces ekstrakcji aluminium z boksytu.

Jednak według Wojciech Misiołka, dyrektora Instytutu Obróbki Plastycznej i Przetwarzania Materiałów na Lehigh University, recykling aluminium ma swoje ograniczenia.

Podczas przetopu aluminium mamy do czynienia ze znacznymi stratami metalu. Wióry maszynowe oraz inne drobne kawałki złomu są bardzo trudne do przetopienia. Zanieczyszczenia i wtrącenia mogą powodować, że właściwości mechaniczne recyklingowego aluminium mają inne granie wytrzymałości i plastyczności.

Aby uczynić produkcję aluminium bardziej zrównoważoną, naukowcy badają możliwości tłoczenia aluminium w procesie recyklingu. Byłoby to o wiele bardziej wydajne energetycznie – nie wymagałoby wpompowania do procesu dużej ilości ciepła.

Grupa naukowców z Lehigh oraz Technical University of Dortmund odkryła, że dzięki procesowi wytłaczania angażującemu specjalne formy, mechaniczne właściwości recyklingowego aluminium są bliższe czystemu materiałowi.

Dzięki technologii mikroskopowej TEM, grupa porównuje rozwój mikrostruktury aluminium, włączając w to rozmiar ziaren oraz krytyczne granice wytłaczania w zależności od trzech różnych typów matryc. W ich eksperymentach, wióry aluminiowe przetwarzane są w cylindryczny tłoczony krążek.

Dzięki regulacji przepływu materiału, naukowcy powodują ścinanie warstwy tlenku aluminium, której twarda struktura uniemożliwiała obróbkę poprzez przetapianie. Ich celem jest znalezienie złotego środka pomiędzy siłą ścinania a odkształceniem pozwalającym na optymalną kreację wiązań w aluminium. Mają szansę uzyskać zadowalający efekt poprzez kontrolowane ścinanie tlenku i równomierne rozpraszanie go w strukturze. Chociaż ciągła warstwa tlenku może utrudniać wiązania materiału, odpowiednia ilość pokruszonej powłoki może pozwolić na kreację bardzo wydajnych mikrostrukturę.

Dzięki jednoczesnej pracy na różnych typach matryc i wykorzystaniu technologii TEM, naukowcy mają nadzieję, że już niedługo większość produkowanego aluminium będzie pochodzić z recyklingu, a jego właściwości mechaniczne nie będą ustępować wydobywanemu z rudy.

(rr)