La industria cerámica debería llevar el proceso de sinterización en frío con reducción de carbono de los laboratorios a la fabricación, según una nueva investigación

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Newswise — Un nuevo análisis tecnoeconómico, realizado por un equipo dirigido por un investigador de WMG en la Universidad de Warwick, muestra que la industria cerámica con uso intensivo de energía obtendría beneficios tanto financieros como ambientales si actuara para liberar el proceso de sinterización en frío de languidecer en laboratorios hasta el uso real en la fabricación de todo, desde alta tecnología hasta cerámica doméstica.

La nueva investigación acaba de publicarse en el Journal of the European Ceramic Society en un artículo titulado "Descarbonización de la fabricación de cerámica: un análisis tecnoeconómico de las tecnologías de sinterización energéticamente eficientes en el sector de materiales funcionales".

El proceso de sinterización en frío (CSP) combina calor, presión y el uso de agua para reducir significativamente el uso de energía, ya que reduce las temperaturas necesarias para producir cerámica a alrededor de 300 grados centígrados. Esto es mucho menos que otros procesos como: sinterización convencional, sinterización por láser, sinterización de cocción rápida, sinterización en fase líquida y sinterización instantánea, que requieren mucha más energía y deben alcanzar temperaturas que oscilan entre 1400 y 3000 grados centígrados, según el proceso. y materiales bajo consideración.

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Sin embargo, la pequeña escala de la CSP en laboratorio (que normalmente crea cinco gramos de cerámica a la vez en condiciones de laboratorio) ha significado que los fabricantes hayan optado por seguir confiando en otros métodos de temperatura significativamente más altas que ya pueden producir cantidades mayores o pueden fabricar rápidamente. una serie de cerámicas de alta tecnología a pequeña escala. El equipo dirigido por la Universidad de Warwick creía que los fabricantes no habían desarrollado nada parecido a una comprensión completa de los posibles beneficios financieros y ambientales del uso de la CSP en la fabricación, en particular porque los costos iniciales de la CSP son mucho más bajos que los de otros procesos.

Los investigadores analizaron escenarios para el procesamiento de tres óxidos funcionales distintos utilizados para producir cerámica: ZnO, PZT y BaTiO3. Compararon la sinterización en frío (CSP) con una variedad de otras técnicas de sinterización y observaron el retorno de la inversión. Descubrieron que en los tres casos, incluso después de 15 años de uso, los bajos costos de instalación de la CSP la convertían en la opción de sinterización más atractiva económicamente, con costos de capital más bajos y el mejor retorno de la inversión, así como un considerable ahorro de energía y emisiones.

Los investigadores reconocen que la transición de la CSP del laboratorio a la industria requerirá instalaciones e instrumentación enormemente diferentes, así como una validación relevante de propiedades y rendimiento para alcanzar su máximo potencial, pero los beneficios potenciales de hacerlo son significativos.

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El investigador principal del artículo, el Dr. Taofeeq Ibn-Mohammed de WMG en la Universidad de Warwick, dijo:

“El creciente costo de la energía y las preocupaciones sobre el impacto ambiental de los procesos de fabricación han generado la necesidad de una fabricación más eficiente y sostenible. La industria cerámica es un sector industrial que consume mucha energía y, en consecuencia, el potencial para mejorar la eficiencia energética es enorme”.

Nuestra investigación es el primer análisis tecnoeconómico completo de una serie de técnicas de sinterización, comparándolas con el proceso de sinterización en frío (CSP) desarrollado recientemente. Descubrimos que existen claros beneficios financieros y medioambientales si la industria cerámica sacara el proceso de sinterización en frío de los laboratorios y lo llevara a la fabricación comercial”.