211service.com
En renere, billigere måde at fremstille metaller på
I laboratorielokaler overfor et yogastudie i en kontorpark i Natick, Massachusetts, holder Adam Powell et strålende hvidt keramisk rør op, som han siger er nøglen til at gøre produktionen af mange udbredte metaller væsentligt billigere og mindre forurenende.
Powell er teknologichef for Infinium , en startup udvundet af Boston University, der har fungeret stille siden 2008 og nu er klar til at gå på markedet med sine første produkter - de sjældne jordarters metaller neodym og dysprosium. Disse materialer er nødvendige for at lave kraftige magneter, der arbejder ved høje temperaturer og er vigtige for de generatorer, der findes i vindmøller og mange elbilmotorer.
Mens Infiniums tilgang kan bruges til at producere andre metaller, herunder magnesium og aluminium, begynder virksomheden med sjældne jordarter, fordi de får meget højere priser. Dens første kunde er den amerikanske regering, som har brug for sjældne jordarters metaller til sit lager af strategisk værdifulde materialer. Sjældne jordarters malm udvindes kun få steder i verden, og høje omkostninger og miljømæssige udfordringer har forhindret virksomheder i at forarbejde sjældne jordarters malm til at fremstille metaller i hjemmet.
Infiniums proces adresserer en specifik del af metalproduktionen: omdannelse af delvist forarbejdede malme - metaloxider - til metaller. Dette kan gøres ved at nedsænke oxiderne i et bad af smeltet salt og køre elektricitet gennem blandingen. Bortset fra de emissioner, der er forbundet med at generere denne strøm, frigiver denne proces selv drivhusgasser. En af elektroderne er normalt lavet af kulstof, som reagerer med ilt og danner kuldioxid.
Det keramiske materiale Powell viste mig - som er lavet af zirconiumoxid - erstatter kulstofelektroden og eliminerer disse emissioner. Forskere har forsøgt at erstatte kulstof i mange år, men de smeltede salte har tæret på alternativerne. Det vigtigste fremskridt for Infinium var at udvikle alternative smeltede salte, der ikke reagerer med zirconiumoxidet, så det kan holde længe nok til at være praktisk.
I denne måned starter Infinium produktionen op ved hjælp af en maskine, der årligt vil producere et halvt ton sjældne jordarters metaller. I september begynder Infinium at bruge en anden maskine, der kan producere 10 tons om året - nok til, at virksomheden er rentabel, siger Powell. Infinium har også vist, at processen fungerer for aluminium, magnesium, titanium og silicium, og den planlægger at opskalere produktionen af de to første af dem inden 2016.
Processen er ikke en kur mod de miljøproblemer, der er forbundet med metalproduktion. Det behandler ikke forurening fra minedrift og adskillelse af sjældne jordarters oxider fra andre materialer i malmen (andre nye processer er ved at blive udviklet til at løse disse problemer - se The Rare-Earth Crisis).
Men for metaller som aluminium og magnesium, siger Infinium, kan det reducere forarbejdningsomkostningerne med 30 til 50 procent. At gøre disse metaller meget billigere kunne for det første ændre bilfremstillingen. Dele lavet af disse metaller vejer langt mindre end de ståldele, der normalt bruges i biler, mens de er lige så stærke. Vægtbesparelserne kunne reducere brændstofforbruget med 10 procent, ifølge et bilindustrikonsortium.
Efterhånden som virksomheden opskalerer produktionen, vil et nøglespørgsmål være, om dets keramiske elektroder holder så længe, som virksomhedens mindre test tyder på, at de vil. Hvis keramikken ikke holder, har virksomheden muligvis ikke en omkostningsfordel.
At finde et alternativ til kulstof har længe været drømmen for metalindustrien, siger Donald Sadoway , en professor i materialevidenskab ved MIT, som ikke er involveret i virksomheden. Jeg tror på, at [Infiniums] teknologi er sund. Det er ægte, siger han. Om virksomheden lykkes handler om økonomien, siger han. Ingen bekymrer sig om flowdiagrammet for processen. Du bekymrer dig om priserne. Hvis det producerer et godt metal til en lavere pris, vil folk være interesserede.