211service.com
Een schonere, goedkopere manier om metalen te maken
In een laboratoriumruimte tegenover een yogastudio in een kantorenpark in Natick, Massachusetts, houdt Adam Powell een schitterende witte keramische buis omhoog die volgens hem de sleutel is om de productie van veel veelgebruikte metalen aanzienlijk goedkoper en minder vervuilend te maken.
Powell is de chief technology officer van oneindig , een startup voortgekomen uit Boston University die sinds 2008 stil opereert en nu klaar is om op de markt te gaan met zijn eerste producten: de zeldzame aardmetalen neodymium en dysprosium. Deze materialen zijn nodig om krachtige magneten te maken die bij hoge temperaturen werken en die belangrijk zijn voor de generatoren in windturbines en veel elektrische automotoren.
Hoewel de benadering van Infinium kan worden gebruikt om andere metalen te produceren, waaronder magnesium en aluminium, begint het bedrijf met zeldzame aardmetalen omdat deze veel hogere prijzen opleveren. De eerste klant is de Amerikaanse overheid, die zeldzame aardmetalen nodig heeft voor haar voorraad strategisch waardevolle materialen. Zeldzame aarderts wordt op slechts een paar plaatsen in de wereld gedolven, en hoge kosten en milieu-uitdagingen hebben bedrijven ervan weerhouden zeldzaam aarderts te verwerken om in eigen land metalen te maken.
Het proces van Infinium richt zich op een specifiek onderdeel van de metaalproductie: het omzetten van gedeeltelijk bewerkte ertsen - metaaloxiden - in metalen. Dit kan door de oxiden onder te dompelen in een bad van gesmolten zout en elektriciteit door het mengsel te laten lopen. Afgezien van de uitstoot die gepaard gaat met het opwekken van die stroom, komen bij dit proces zelf ook broeikasgassen vrij. Een van de elektroden is meestal gemaakt van koolstof, dat reageert met zuurstof en koolstofdioxide vormt.
Het keramische materiaal dat Powell me liet zien - dat is gemaakt van zirkoniumoxide - vervangt de koolstofelektrode en elimineert die emissies. Onderzoekers proberen al jaren koolstof te vervangen, maar de gesmolten zouten hebben de alternatieven aangetast. De belangrijkste stap voorwaarts voor Infinium was de ontwikkeling van alternatieve gesmolten zouten die niet reageren met het zirkoniumoxide, zodat het lang genoeg meegaat om praktisch te zijn.
Deze maand start Infinium met de productie met een machine die jaarlijks een halve ton zeldzame aardmetalen gaat produceren. In september zal Infinium een andere machine gaan gebruiken die 10 ton per jaar kan produceren, genoeg voor het bedrijf om winstgevend te zijn, zegt Powell. Infinium heeft ook aangetoond dat het proces werkt voor aluminium, magnesium, titanium en silicium, en het is van plan de productie van de eerste twee daarvan tegen 2016 op te schalen.
Het proces is geen wondermiddel voor de milieuproblemen die gepaard gaan met de metaalproductie. Het gaat niet in op de vervuiling door mijnbouw en het scheiden van zeldzame aardoxiden van andere materialen in het erts (er worden andere nieuwe processen ontwikkeld om deze problemen aan te pakken - zie The Rare-Earth Crisis).
Maar voor metalen zoals aluminium en magnesium, zegt Infinium, kan het de verwerkingskosten met 30 tot 50 procent verlagen. Door deze metalen veel goedkoper te maken, zou bijvoorbeeld de autoproductie kunnen veranderen. Onderdelen die van deze metalen zijn gemaakt, wegen veel minder dan de stalen onderdelen die normaal in auto's worden gebruikt, terwijl ze net zo sterk zijn. De gewichtsbesparing zou het brandstofverbruik met 10 procent kunnen verminderen, volgens een consortium van de auto-industrie.
Naarmate het bedrijf de productie opschaalt, zal een belangrijke vraag zijn of de keramische elektroden het zo lang volhouden als de kleinschalige tests van het bedrijf suggereren. Als het keramiek niet lang meegaat, heeft het bedrijf mogelijk geen kostenvoordeel.
Het vinden van een alternatief voor koolstof is al lang de droom van de metaalindustrie, zegt Donald Sadoway , een professor in materiaalkunde aan het MIT die niet bij het bedrijf betrokken is. Ik geloof dat de technologie van [Infinium] degelijk is. Het is echt, zegt hij. Of het bedrijf slaagt, heeft alles te maken met de economie, zegt hij. Niemand geeft om het stroomschema voor het proces. Het gaat je om de prijzen. Als het een goed metaal produceert tegen lagere kosten, zullen mensen geïnteresseerd zijn.