211service.com
Ett renare, billigare sätt att tillverka metaller
I labbutrymmet mittemot en yogastudio i en kontorspark i Natick, Massachusetts, håller Adam Powell upp ett lysande vitt keramiskt rör som han säger är nyckeln till att göra tillverkningen av många utbredda metaller betydligt billigare och mindre förorenande.
Powell är teknisk chef för Infinium , en startup från Boston University som har fungerat tyst sedan 2008 och som nu är redo att gå ut på marknaden med sina första produkter – de sällsynta jordartsmetallerna neodym och dysprosium. Dessa material behövs för att göra kraftfulla magneter som arbetar vid höga temperaturer och är viktiga för de generatorer som finns i vindkraftverk och många elbilsmotorer.
Medan Infiniums tillvägagångssätt kan användas för att producera andra metaller, inklusive magnesium och aluminium, börjar företaget med sällsynta jordartsmetaller eftersom de får mycket högre priser. Dess första kund är den amerikanska regeringen, som behöver sällsynta jordartsmetaller för sitt lager av strategiskt värdefulla material. Sällsynt jordartsmalm bryts på bara ett fåtal platser i världen och höga kostnader och miljöutmaningar har hindrat företag från att bearbeta sällsynt jordartsmalm för att tillverka metaller på hemmaplan.
Infiniums process tar upp en specifik del av metallproduktionen: omvandling av delvis bearbetade malmer - metalloxider - till metaller. Detta kan göras genom att sänka oxiderna i ett bad av smält salt och köra elektricitet genom blandningen. Förutom de utsläpp som är förknippade med att generera den kraften, frigör denna process i sig växthusgaser. En av elektroderna är vanligtvis gjord av kol, som reagerar med syre och bildar koldioxid.
Det keramiska materialet Powell visade mig – som är tillverkat av zirkoniumoxid – ersätter kolelektroden och eliminerar dessa utsläpp. Forskare har försökt ersätta kol i många år, men de smälta salterna har korroderat alternativen. Nyckelframsteg för Infinium var att utveckla alternativa smälta salter som inte reagerar med zirkoniumoxiden, så att det kan hålla länge nog för att vara praktiskt.
Denna månad startar Infinium produktion med en maskin som kommer att producera ett halvt ton sällsynta jordartsmetaller årligen. I september kommer Infinium att börja använda en annan maskin som kan producera 10 ton per år – tillräckligt för att företaget ska vara lönsamt, säger Powell. Infinium har också visat att processen fungerar för aluminium, magnesium, titan och kisel, och man planerar att skala upp produktionen av de två första av dessa till 2016.
Processen är inte ett botemedel för miljöproblemen i samband med metallproduktion. Det tar inte upp föroreningar från gruvdrift och separering av sällsynta jordartsmetaller från andra material i malmen (andra nya processer utvecklas för att ta itu med dessa problem - se The Rare-Earth Crisis).
Men för metaller som aluminium och magnesium, säger Infinium, kan det minska bearbetningskostnaderna med 30 till 50 procent. Att göra dessa metaller mycket billigare kan för en sak förändra biltillverkningen. Delar gjorda av dessa metaller väger mycket mindre än de ståldelar som vanligtvis används i bilar, samtidigt som de är lika starka. Viktbesparingarna kan minska bränsleförbrukningen med 10 procent, enligt ett bilindustrikonsortium.
När företaget skalar upp produktionen kommer en nyckelfråga att vara om dess keramiska elektroder håller så länge som företagets tester i mindre skala antyder att de kommer att göra det. Om keramiken inte håller, kanske företaget inte har någon kostnadsfördel.
Att hitta ett alternativ till kol har länge varit drömmen för metallindustrin, säger Donald Sadoway , en professor i materialvetenskap vid MIT som inte är involverad i företaget. Jag tror att [Infiniums] teknik är bra. Det är på riktigt, säger han. Huruvida företaget lyckas handlar om ekonomin, säger han. Ingen bryr sig om flödesschemat för processen. Du bryr dig om priserna. Om den producerar en bra metall till en lägre kostnad kommer folk att vara intresserade.