به‌کارگیری روش‌های نوین در بازیافت آلومینیوم

به گزارش نبض بورس، در حال حاضر جامعه مدرن بر پایه استفاده از فلزات مختلف به وجود آمده و از آسمان‌خراش‌ها گرفته تا تلفن‌های هوشمند از انواع فلزات در تولید این محصولات استفاده می‌شود. در میان این فلزات، آلومینیوم به سبب وزن سبک‌ آن در بخش ساخت و تولید جایگاهی ویژه پیدا کرده است. بررسی‌های انجام شده نشان می‌دهد در فرایند بازیافت آلومینیوم نسبت به استخراج آن از منابع معدنی، به میزان مصرف انرژی بسیار کمتری نیاز خواهد بود. این مسائل در حالی مطرح می‌شود که صنعت خودروسازی در مقیاس جهانی با بحرانی جدی رو‌به‌رو است. در همین رابطه، اگرچه کشورهای جهان با سرعت به سمت تولید و استفاده از خودروهای الکتریکی حرکت می‌کنند اما روش‌های فعلی برای بازیافت فلزات به ویژه آلومینیوم از خودروهای فرسوده ممکن است کارایی و بهره‌وری خود را به زودی از دست بدهند.

براساس برآوردهای صورت گرفته، تنها در اروپا سالانه بین هفت تا ۹ میلیون تن قراضه آلومینیومی از خودروهای فرسوده تولید می‌شود. در نبود یک راه‌حل کارآمد، این قراضه‌ها یا بلااستفاده خواهند ماند یا در دیگر فرایندهای تولیدی با ارزش افزوده پایین‌تر مورد استفاده قرار می‌گیرند؛ این در حالی است که فرایند تولید آلومینیوم پرکربن برای ساخت قطعات خودروهای الکتریکی همچنان ادامه خواهد داشت.

برای دهه‌ها، خودروها منبعی پایدار از آلومینیوم برای چرخه بازیافت در نظر گرفته شده‌اند. بخش عمده این آلومینیوم در ساخت موتور خودروهای با موتور احتراق داخلی مورد استفاده قرار می‌گرفت اما با توجه به حذف تدریجی موتورهای احتراق داخلی در خودروهای الکتریکی، عملا خودروهای فرسوده به عنوان منبعی عظیم برای تامین آلومینیوم بازیافتی، یکی از مشتریان پروپا قرص خود را از دست داد.

در چنین شرایطی، میلیون‌ها تن قراضه آلومینیومی در محل جمع‌آوری پسماندها دپو شده است و در صورت نبود منبع جایگزین برای آن، صنایع تولیدی ناگزیر به استخراج بیشتر آلومینیوم اولیه از معادن خواهند بود؛ مسیری که می‌تواند دستاوردهای چند دهه گذشته در کاهش انتشار گازهای گلخانه‌ای در صنعت آلومینیوم را بر باد دهد.

ذوب یکپارچه آلیاژها به عنوان روشی نوین برای بازیافت قراضه آلومینیومی

استفان پوگاتشر از دانشگاه لئوبن اتریش، روشی نوآورانه برای بازیافت قراضه آلومینیومی ارائه کرده است. در این روش، به جای جداسازی انواع مختلف آلیاژهای فلز آلومینیوم، تمامی قراضه‌ها به‌ طور یکجا ذوب می‌شوند. گفتنی است در تولید خودروهای مدرن ممکن است حدود ۴۰ نوع آلیاژ مختلف آلومینیوم استفاده شود که بازیافت آن‌ها از طریق روش‌های سنتی انجام شده و متکی به تفکیک این آلیاژها خواهد بود.

در روش جدیدی که پوگاتشر ارائه کرده است، همه قراضه‌‌های آلومینیومی آلیاژی همراه با ناخالصی‌ها در یک فرایند ذوب می‌شوند. در ابتدا، محصول به‌ دست‌ آمده یک شمش آلومینیوم شکننده و سرامیک‌مانند است که به ظاهر فاقد قابلیت استفاده در مقیاس صنعتی به نظر می‌رسد.

پوگاتشر بر این باور است که حرارت‌دهی مجدد این شمش آلومینیوم شکننده در دمای حدود ۵۰۰ درجه سانتی‌گراد به مدت ۲۴ ساعت، ساختار داخلی آن را متحول می‌کند. در نتیجه این فرایند، قراضه آلومینیوم آلیاژی شکننده به فلزی مقاوم، شکل‌پذیر و با قابلیت استفاده در مقیاس صنعتی تبدیل می‌شود.

آلومینیوم آلیاژی بازیافتی به رقیبی قدرتمند برای آلومینیوم اولیه‌ای آلیاژی تبدیل می‌شود

وی در خصوص روش ذوب یکپارچه آلومینیوم آلیاژی، بیان کرد: در برخی موارد، ویژگی مکانیکی آلیاژهای جدید از آلیاژهای اولیه ساخته‌ شده با روش‌های سنتی نیز بهتر است. این بدین معناست که آلومینیوم بازیافتی نه‌ تنها با نمونه آلومینیوم‌های اولیه آلیاژی قابل مقایسه است بلکه گاهی عملکرد بهتری نیز دارد. چنین آلیاژهایی می‌توانند در تولید برخی قطعات خودروها، از جمله شاسی و فریم‌ها استفاده شوند. علاوه‌براین، فرایند جدید با تجهیزات صنعتی موجود سازگار است و همین موضوع، امکان مقیاس‌پذیری و استفاده از آن در مقیاس صنعتی را بسیار آسان‌تر از گذشته خواهد کرد.

با این حال، پوگاتشر عنوان می‌کند که متقاعد کردن صنعت خودروسازی برای پذیرش یک ماده اولیه بازیافتی جدید زمان‌بر خواهد بود. از سوی دیگر، تیم پژوهشی تحت مدیریت وی در حال مذاکره با تعدادی از تولیدکنندگان خودرو است و در نظر دارد ثابت کند که امکان تحقق هم‌زمان پایداری زیست‌محیطی و رشد بهره‌وری مکانیکی وجود دارد.

تردیدها و چالش‌های به‌کارگیری روش جدید ذوب یکپارچه قراضه آلومینیوم آلیاژی

با وجود استقبال از ارائه روش جدید ذوب یکپارچه قراضه آلومینیوم آلیاژی، برخی کارشناسان در خصوص استفاده از آن در مقیاس صنعتی همچنان تردید دارند.

جافری اسکامنز از دانشگاه برونل لندن پژوهش صورت گرفته از سوی تیم تحقیقاتی پوگاتشر را بسیار امیدوارکننده توصیف کرد اما بر ضرورت تداوم آزمایش‌های سخت‌گیرانه برای استفاده از آن در مقیاس گسترده‌تر تاکید کرد.

به گفته وی، برای تولید قطعات بدنه خودرو استانداردهای عملکردی سخت‌گیرانه استفاده می‌شود. بنابراین آلیاژهای بازیافتی باید پیش از ورود به تولید انبوه، تمامی این استانداردها را رعایت کنند.

اسکامنز در ادامه اظهار داشت: از آنجایی که خودروها تحت شرایطی متنوع به مرحله اسقاط می‌رسند، دسته‌بندی هر نوع از قراضه آلومینیوم آلیاژی می‌تواند متفاوت باشد. از طرفی، این تغییرپذیری تولید قراضه آلومینیوم آلیاژی باکیفیت و پایدار در مقیاس صنعتی را دشوار می‌کند.

مارک شلسینگر از دانشگاه علوم و فناوری میزوری در همین رابطه، عنوان کرد: اگرچه ذوب یکپارچه قراضه آلومینیوم آلیاژی در عمل کاربردی به نظر می‌رسد اما ارزیابی جنبه‌های شیمیایی آن را نمی‌توان نادیده گرفت.

به گفته وی، حاصل ذوب تصادفی قراضه آلومینیوم آلیاژی در کوره‌ها بدون کنترل دقیق ترکیب شیمیایی در آن، محصولی غیر قابل‌قبول خواهد بود. بنابراین، همچنان نیاز به شناسایی و ارزیابی ترکیب قراضه آلومینیوم آلیاژی وجود دارد که همین مسئله می‌تواند هزینه‌‌کردها را افزایش دهد.

شلسینگر خاطرنشان کرد: این الزامات، پیچیدگی‌ها را در فرایند بازیافت قراضه آلومینیوم آلیاژی افزایش می‌دهد.

مزایا و پیامدهای زیست‌محیطی توسعه روش جدید بازیافت قراضه آلومینیوم

با وجود موانع مطرح شده، استفاده از این روش جدید بازیافت قراضه آلومینیومی پیامدهایی چشمگیر به همراه دارد. از سوی دیگر، هدایت میلیون‌ها تن قراضه آلومینیومی خودروها به سمت تولید آلومینیوم آلیاژی با کارایی بالا می‌تواند هم به کاهش حجم قراضه و پسماندها و هم به کاهش انتشار گازهای گلخانه‌ای در صنعت خودروسازی منجر شود.

تنها در قاره اروپا، جلوگیری از هدررفت هفت تا ۹ میلیون تن قراضه آلومینیوم به صورت سالانه، می‌تواند اثرات زیست‌محیطی ناشی از انتشار کربن در صنعت خودرو را به شدت کاهش دهد. در صورت اثبات مقیاس‌پذیری روش جدید بازیافت قراضه آلومینیومی، این روش ممکن است در صنایع دیگری که وابستگی بالایی به استفاده از آلومینیوم دارند نیز به کار گرفته شود.

چشم‌انداز آتی بازیافت آلومینیوم

تیم تحقیقاتی پوگاتشر نشان داده است که بازاندیشی در شیوه‌های بازیافت قراضه آلومینیوم می‌تواند افق‌های تازه‌ای به سمت استفاده از قراضه‌های این فلز در صنایع مختلفی وابسته به آن بگشاید. روش جدید ارائه شده از سوی این تیم تحقیقاتی می‌تواند به‌ عنوان ناجی صنعت خودروسازی عمل کرده و قراضه آلومینیومی را به منبعی ارزشمند برای تولید نسل بعدی خودروها تبدیل کند. با این حال، چالش‌هایی همچون جلب اعتماد تولیدکنندگان خودرو برای استفاده از آلومینیوم آلیاژی تولید شده از روش بازیافت جدید همچنان پابرجاست.

اینکه دستاورد تیم تحقیقاتی پوگاتشر می‌تواند آینده بازیافت آلومینیوم را دگرگون کند یا صرفا اینکه روش جدید بازیافت همچنان در مرحله آزمایشی باقی می‌ماند، در آینده مشخص خواهد شد.

در انتها می‌توان مطرح کرد که حفظ چرخه مصرف قراضه آلومینیومی می‌تواند از انتشار حجم عظیمی از آلاینده‌های هوا جلوگیری کرده و گذار صنعت خودروسازی به آینده‌ای پاک‌تر و پایدارتر را تسهیل کند.