Автомобильный лом может быть использован для создания новых электромобилей благодаря новому процессу превращения различных алюминиевых сплавов в прочный и формуемый металл.
Транспортные средства, находящиеся в металлоломе, содержат множество различных металлических сплавов, которые трудно перерабатывать. Марк Хилл/Alamy
Новый способ переработки металла из автомобильного лома может позволить ежегодно устранять миллионы тонн отходов и сократить выбросы углерода при производстве первичного алюминия.
На протяжении десятилетий значительная часть алюминиевого лома, используемого в автомобилях, перерабатывалась в низкосортный литейный сплав для изготовления блоков цилиндров новых двигателей внутреннего сгорания. Но поскольку автомобильная промышленность переходит на производство исключительно электромобилей, этот низкосортный металлолом некуда девать.
Стефан Погачер из Университета Леобена в Австрии предупреждает, что без решения этой проблемы мир рискует создать «горы» непригодного к использованию лома и выбросить миллионы тонн дополнительного углекислого газа в атмосферу за счет производства большего количества первичного алюминия для производства транспортных средств.
«Если блоки двигателей выйдут из строя из-за электрификации, у нас сейчас нет пункта приёма металлолома, — предупреждает он. — Это значит, что их больше нельзя будет использовать».
Вместе с коллегами Погачер разработал новый процесс переработки металла из автомобильного лома (объем отходов только в Европе составляет от 7 до 9 миллионов тонн в год) в новый высококачественный алюминиевый сплав, который можно использовать для изготовления различных компонентов для новых автомобилей.
По его словам, решение заключается в использовании широкого спектра сплавов из автомобильного лома для изготовления нового продукта.
Обычно при утилизации автомобилей материалы сортируются: пластик, ткани, сталь и алюминий обрабатываются отдельно. Затем алюминиевые сплавы, которых в одном автомобиле может быть до 40, максимально разделяются для разных потоков переработки. То, что невозможно отделить, затем переплавляется и отливается в блоки цилиндров – компоненты двигателей внутреннего сгорания.
Новый метод переработки, разработанный командой Погачера, подразумевает переплавку всего алюминиевого лома из старого автомобиля за один раз, в результате чего получается гораздо более широкий спектр сплавов и примесей, чем стандартный.
В результате получается пластина очень хрупкого материала, «скорее напоминающая керамику, чем металл», говорит Погачер. Но команда обнаружила, что повторный нагрев этого материала примерно до 500 °C в течение 24 часов помогает изменить структуру металла, делая его прочнее и более пластичным. «В итоге получаются сплавы с механическими свойствами, которые в некоторых случаях превосходят свойства первичных деформируемых сплавов», — говорит он.
Команда утверждает, что новый материал по своей «впечатляющей» прочности не уступает типичным автомобильным сплавам и может быть использован для изготовления широкого спектра автомобильных деталей, включая шасси и рамы. По словам Погачера, его можно производить с использованием обычных промышленных процессов, поэтому его можно сразу масштабировать. Он признаёт, что будет сложно убедить «консервативный» производственный сектор внедрить новый сплав в массовое производство, но исследовательская группа уже ведёт переговоры с партнёрами из отрасли о разработке этого процесса.
Джеффри Скэманс из Лондонского университета Брунеля говорит, что, хотя идея «очень интересна», необходимо провести дополнительную работу, чтобы доказать, что новый сплав может пройти строгие испытания, необходимые для его использования, например, в деталях кузова автомобиля.
Он также предупреждает, что производство сплава стабильно высокого качества может оказаться сложной задачей, учитывая, что автомобили сдаются в утиль «вразброс, а не по отдельным типам». «Сложно представить, как можно было бы собрать отдельные сплавы на практике», — говорит он. «Масштабирование от лабораторных экспериментов до полномасштабного производства листового [металла] крайне затруднительно».
Марк Шлезингер из Миссурийского университета науки и технологий утверждает, что для коммерческого производства нового сплава необходимо будет определить и контролировать его состав. «Просто бросать лом в печь и плавить его в случайном порядке не получится приемлемый продукт», — говорит он. «Это означает, что определение химического состава лома всё равно потребуется, что повысит стоимость его переработки».
Исследовательская площадь DOI: 10.21203/rs.3.rs-7059967/v1
Источник: www.newscientist.com
