Un laboratorio statunitense sostiene l’innovazione nel riciclo dell’alluminio

Il Laboratorio Nazionale del Pacifico Nordoccidentale del Dipartimento dell’Energia (DOE) a Richland, Washington, afferma di aver collaborato con il produttore canadese di componenti automobilistici Magna International su un nuovo processo di produzione attraverso il quale i rottami di alluminio possono essere raccolti e “trasformati direttamente in nuove parti di veicoli utilizzando un processo innovativo sviluppato dall’industria automobilistica, in particolare per i veicoli elettrici [EV].”

Il processo brevettato Shear Assisted Processing and Extrusion (ShAPE) raccoglie i rifili di scarto generati in fabbrica dagli impianti automobilistici e dei fornitori e li trasforma direttamente in materiale adatto per nuove parti di veicoli, afferma il DOE. La tecnologia ora viene ampliata per realizzare parti leggere in alluminio per veicoli elettrici.

Il processo, secondo il DOE, “elimina la necessità di aggiungere alluminio appena estratto al materiale prima di utilizzarlo per nuove parti. Riducendo il costo del riciclaggio dell’alluminio, i produttori potrebbero essere in grado di ridurre il costo complessivo dei componenti in alluminio, consentendo loro di sostituire meglio l’acciaio”.

"Abbiamo dimostrato che le parti in alluminio formate con il processo ShAPE soddisfano gli standard dell'industria automobilistica in termini di resistenza e assorbimento di energia", afferma Scott Whalen, ricercatore capo del progetto. "La chiave è che il processo ShAPE rompe le impurità metalliche nei rottami senza richiedere energia -fase di trattamento termico intensivo. Questo da solo fa risparmiare molto tempo e introduce nuove efficienze”.

Un nuovo rapporto e la ricerca che lo ha condotto fanno parte di una partnership quadriennale con Magna, afferma il DOE.

“La sostenibilità è in prima linea in tutto ciò che facciamo in Magna, dai nostri processi produttivi ai materiali che utilizziamo”, afferma Massimo DiCiano, responsabile della scienza dei materiali presso Magna. "Il processo ShAPE è un'ottima prova di come stiamo cercando di evolverci e creare nuove soluzioni sostenibili per i nostri clienti."

Il DOE afferma che mentre l’industria automobilistica attualmente ricicla la maggior parte del suo alluminio, può anche aggiungervi alluminio primario appena estratto prima di riutilizzarlo per diluire le impurità.

Secondo il dipartimento, i produttori di metalli molto spesso creano billette di alluminio ottenute dalla fusione di ingredienti a temperature superiori a 1.000 F. La fase di fusione dissolve i grappoli di impurità, come silicio, magnesio o ferro, nel metallo grezzo e li distribuisce uniformemente nella billetta attraverso un processo noto come omogeneizzazione.

Al contrario, il processo ShAPE “esegue la stessa fase di omogeneizzazione in meno di un secondo [e] poi trasforma l’alluminio solido in un prodotto finito in pochi minuti senza alcuna fase di preriscaldamento richiesta”.

“Con i nostri partner di Magna, abbiamo raggiunto una pietra miliare fondamentale nell’evoluzione del processo ShAPE”, afferma Whalen. “Abbiamo dimostrato la sua versatilità creando parti quadrate, trapezoidali e multicella che soddisfano tutti i parametri di qualità in termini di resistenza e duttilità”.

Per i suoi esperimenti, il gruppo di ricerca ha lavorato con la lega di alluminio 6063, nota anche come alluminio architettonico. Questa lega viene utilizzata anche per una varietà di componenti automobilistici, tra cui supporti motore, gruppi paraurti, longheroni del telaio e finiture esterne.

Il gruppo di ricerca del DOE sta ora esaminando anche leghe di alluminio più resistenti tipicamente utilizzate negli involucri delle batterie per i veicoli elettrici.

“Stiamo ora lavorando per includere i flussi di [rottami] postconsumo, che potrebbero creare un mercato completamente nuovo per i rottami di alluminio secondario”, aggiunge Whalen.

Oltre a Whalen, il gruppo di ricerca del DOE comprendeva Nicole Overman, Brandon Scott Taysom, Reza-E-Rabby, Mark Bowden e Timothy Skszek. Oltre a DiCiano, tra i contributori di Magna c'erano Vanni Garbin, Michael Miranda, Thomas Richter, Cangji Shi e Jay Mellis.