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Mar 15, 2023

L’alluminio riciclato offre risparmi in termini di energia, emissioni e autonomia della batteria dei veicoli elettrici

Automakers’ aluminum scrap transforms into new vehicle parts with the

I rottami di alluminio delle case automobilistiche si trasformano in nuove parti di veicoli grazie al processo di produzione ShAPE brevettato da PNNL. Il calore e l'attrito ammorbidiscono l'alluminio e lo trasformano da metallo grezzo in un prodotto liscio, resistente e uniforme senza fase di fusione.

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Il nuovo processo di produzione produce parti di veicoli in alluminio ad alta resistenza che riducono i costi e sono più rispettosi dell’ambiente.

RICHLAND, Washington — I rottami di alluminio possono ora essere raccolti e trasformati direttamente in nuove parti di veicoli utilizzando un processo innovativo sviluppato dall’industria automobilistica, in particolare per i veicoli elettrici. [Questo mese], il Pacific Northwest National Laboratory del Dipartimento dell'Energia, in collaborazione con Magna, azienda leader nel settore delle tecnologie per la mobilità, svela un nuovo processo di produzione che riduce oltre il 50% dell'energia incorporata e oltre il 90% delle emissioni di anidride carbonica eliminando la necessità di estrarre e raffinare la stessa quantità di minerale di alluminio grezzo. L’alluminio leggero può anche contribuire ad estendere l’autonomia dei veicoli elettrici.

Questo processo brevettato e pluripremiato Shear Assisted Processing and Extrusion (ShAPE™) raccoglie pezzi di scarto e rifiniture di alluminio rimanenti dalla produzione automobilistica e li trasforma direttamente in materiale adatto per nuove parti di veicoli. Ora viene ridimensionato per produrre parti leggere in alluminio per veicoli elettrici.

Il progresso più recente, descritto in dettaglio in un nuovo rapporto e in un articolo di ricerca di Manufacturing Letters, elimina la necessità di aggiungere alluminio appena estratto al materiale prima di utilizzarlo per nuove parti. Riducendo il costo del riciclaggio dell’alluminio, i produttori potrebbero essere in grado di ridurre il costo complessivo dei componenti in alluminio, consentendo loro di sostituire meglio l’acciaio.

"Abbiamo dimostrato che le parti in alluminio formate con il processo ShAPE soddisfano gli standard dell'industria automobilistica in termini di resistenza e assorbimento di energia", ha affermato Scott Whalen, scienziato dei materiali del PNNL e ricercatore capo. "La chiave è che il processo ShAPE rompe le impurità metalliche nei rottami senza richiedere una fase di trattamento termico ad alta intensità energetica. Questo da solo fa risparmiare molto tempo e introduce nuove efficienze."

Il nuovo rapporto e le pubblicazioni di ricerca segnano il culmine di una partnership quadriennale con Magna, il più grande produttore di ricambi per auto del Nord America. Magna ha ricevuto finanziamenti per la ricerca collaborativa dal Vehicle Technologies Office del DOE, programma Lightweight Materials Consortium (LightMAT).

"La sostenibilità è in prima linea in tutto ciò che facciamo in Magna", ha affermato Massimo DiCiano, Manager Materials Science presso Magna. "Dai nostri processi di produzione ai materiali che utilizziamo, il processo ShAPE è un ottimo punto di prova di come stiamo cercando di evolverci e creare nuove soluzioni sostenibili per i nostri clienti."

La microstruttura all'interno di un trapezio di alluminio mostra una dimensione del grano uniforme e altamente raffinata, fondamentale per ottenere un prodotto forte e affidabile. (Immagine per gentile concessione di Nicole Overman; miglioramento di Cortland Johnson | Pacific Northwest National Laboratory)

Oltre all’acciaio, l’alluminio è il materiale più utilizzato nell’industria automobilistica. Le proprietà vantaggiose dell'alluminio lo rendono un componente automobilistico attraente. Più leggero e resistente, l’alluminio è un materiale chiave nella strategia volta a realizzare veicoli leggeri per una migliore efficienza, sia che si tratti di estendere l’autonomia di un veicolo elettrico o di ridurre la capacità della batteria. Anche se attualmente l’industria automobilistica ricicla la maggior parte dell’alluminio, vi aggiunge abitualmente alluminio primario appena estratto prima di riutilizzarlo, per diluire le impurità.

I produttori di metalli si affidano anche a un processo secolare di preriscaldamento dei mattoni, o "billette", come sono conosciuti nel settore, a temperature superiori a 550 °C (1.000 °F) per molte ore. La fase di preriscaldamento dissolve i grappoli di impurità come silicio, magnesio o ferro nel metallo grezzo e li distribuisce uniformemente nella billetta attraverso un processo noto come omogeneizzazione.

Al contrario, il processo ShAPE realizza la stessa fase di omogeneizzazione in meno di un secondo, quindi trasforma l'alluminio solido in un prodotto finito in pochi minuti senza alcuna fase di preriscaldamento richiesta.