Вагонный лом может быть использован для создания новых электромобилей благодаря новому процессу превращения различных алюминиевых сплавов в прочный и поддающийся формованию металл
Новый способ переработки металла, полученного из вагонного лома, позволит ежегодно уничтожать миллионы тонн отходов и сократить выбросы углекислого газа при производстве первичного алюминия.
На протяжении десятилетий большая часть автомобильного алюминиевого лома перерабатывалась в низкосортный литой сплав для использования в качестве блоков цилиндров в новых двигателях внутреннего сгорания. Но поскольку автомобильная промышленность переходит на производство только электромобилей, этот низкосортный металлический лом некуда девать.
Без решения проблемы мир рискует создать “горы” непригодного для использования металлолома и дополнительно выделить миллионы тонн углекислого газа, производя больше первичного алюминия для производства автомобилей, предупреждает Стефан Погатшер из Университета Леобена в Австрии.
“Если блоки двигателя выйдут из строя из-за электрификации, на данный момент у нас нет приемника для металлолома”, — предупреждает он. “Это означает, что их больше нельзя использовать”.
Совместно с коллегами Погатшер разработал новый процесс переработки металла из автомобильного лома, который только в Европе составляет от 7 до 9 миллионов тонн отходов в год, в новый высококачественный алюминиевый сплав, который может быть использован для изготовления различных компонентов для новых автомобилей.
Решение заключается в том, чтобы сохранить широкий ассортимент легковых материалов из утилизированных автомобилей для производства нового продукта, объясняет он.
Обычно при утилизации автомобилей материалы сортируются, причем пластмассы, ткани, сталь и алюминий обрабатываются отдельно. Затем алюминиевые сплавы, которых в одном автомобиле может быть до 40, разделяются, насколько это возможно, для различных видов переработки. То, что не поддается разделению, затем расплавляется и отливается в блоки цилиндров, которые являются компонентами двигателей внутреннего сгорания.
Новый метод переработки, разработанный командой Pogatscher, предусматривает переплавку всего алюминиевого лома из старого автомобиля за один раз, что позволяет использовать гораздо более широкий спектр сплавов и примесей, чем обычно.
В результате получается плита из очень хрупкого материала, которая “больше похожа на керамику, чем на металл”, — говорит Погатшер. Но команда обнаружила, что повторный нагрев этого материала примерно до 500°C в течение 24 часов помогает изменить структуру металла, делая его более прочным и поддающимся формованию. “В конечном итоге вы получаете механические свойства, которые в некоторых случаях лучше, чем у первичных деформируемых сплавов”, — говорит он.
Команда утверждает, что новый материал по своей “впечатляющей” прочности не уступает обычным автомобильным сплавам и может быть использован для изготовления широкого спектра автомобильных деталей, включая шасси и рамы. Он может быть изготовлен с использованием обычных промышленных процессов и, следовательно, может быть сразу же масштабирован, говорит Погатшер. Он признает, что будет непросто заставить “консервативный” производственный сектор внедрить новый сплав в широких масштабах, но исследовательская группа уже ведет переговоры с отраслевыми партнерами о разработке этого процесса.
Джеффри Скаманс (Geoffrey Scamans) из Лондонского университета Брунеля говорит, что, хотя идея “очень интересная”, требуется дополнительная работа, чтобы доказать, что новый сплав может пройти строгие испытания, необходимые для того, чтобы его можно было использовать, например, в деталях кузова автомобиля.
Он также предупреждает, что производство высококачественного сплава может оказаться сложной задачей, учитывая, что автомобили утилизируются “случайным образом, а не в виде отдельных типов транспортных средств”. “Трудно представить, как на практике можно было бы собрать отдельные сплавы”, — говорит он. “Переход от лабораторных экспериментов к полномасштабному производству листового металла, как известно, является сложной задачей”.
Марк Шлезингер из Миссурийского университета науки и технологии говорит, что для коммерческого производства необходимо будет определить состав нового сплава и контролировать его. “Просто бросая лом в печь наугад и переплавляя его, вы не получите приемлемый продукт”, — говорит он. “Это означает, что по-прежнему потребуется определять химический состав лома, что приведет к увеличению стоимости его переработки”.