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15/08/2022

Proyecto de innovación para una producción de aluminio libre de CO2

El objetivo de un proyecto de investigación con TRIMET, fabricante de aluminio, consiste en establecer un nuevo proceso de producción en el que se prescinda del carbono. En lugar de dióxido de carbono, perjudicial para el clima, únicamente se libera oxígeno, mejorando considerablemente la huella de carbono.

chapa de aluminio

Ligero y resistente a la corrosión, pero estable: estas propiedades especiales hacen del aluminio un material versátil y preciado. En aplicaciones como la caja de la batería de nuestro coche eléctrico, en griferías de cocina, en nuestras ventanas y fachadas, en el envasado de alimentos... este codiciado metal ligero se ha convertido en un elemento imprescindible de nuestro mundo moderno. Por ello, en todo el mundo la demanda de este material es muy elevada. Solo en el año 2021 se fabricaron 67 millones de toneladas y la demanda crece sin cesar, lo cual implica una desventaja, ya que la producción de aluminio conlleva un elevadísimo consumo energético. No solo se requiere un gran consumo de electricidad durante la fundición (cubierta principalmente por centrales térmicas de carbón), lo cual incrementa las emisiones de CO2 sino que, además, en el mismo proceso de producción se quema carbono, emitiéndose en forma de dióxido de carbono. Esto genera al año unos 100 millones de toneladas de equivalentes de CO2 en todo el mundo.

TRIMET, fabricante alemán de aluminio, se ha puesto como objetivo reducir significativamente estas emisiones ligadas al proceso productivo. Pero ¿cómo se puede conseguir exactamente?

La fabricación de aluminio tiene lugar en un proceso de fundición por electrólisis, el llamado ciclo fundición-electrólisis de Hall-Héroult. En este proceso la alúmina se reduce a metal de aluminio mediante el uso de electrodos de carbono en la electrólisis. El electrodo de carbono combustiona y se libera en forma de CO2. Junto con la empresa tecnológica islandesa Arctus, TRIMET ha desarrollado un innovador proceso en el que se sustituye el electrodo de carbono de la celda electrolítica por un material inerte en el cátodo. La ventaja determinante estriba en que, como no se utilizan electrodos de carbono, se libera oxígeno en lugar de CO2 . Así, por primera vez es posible fabricar este metal ligero sin emisiones directas de CO2, contribuyendo enormemente a una producción más sostenible.

Lograr que esta innovación técnica tenga un aprovechamiento industrial (desde el laboratorio hasta el prototipo de la celda, pasando por las pequeñas celdas industriales hasta la fabricación en masa) es el cometido de un proyecto de investigación. Aparte de los expertos de TRIMET y Arctus, también participan la Universidad del Sarre y expertos de Plansee. Conocidos por ofrecer soluciones innovadoras en nuevas aplicaciones de materiales, que suponen todo un reto, nuestra tarea consiste en desarrollar el material idóneo que sustituya los electrodos de carbono.

Plansee Composite Materials en Lechbruck
La planta de Plansee en Lechbruck, en la que se están llevando a cabo los trabajos de investigación para el proyecto

Resulta especialmente adecuado para este propósito el diboruro de titanio (TiB2), que destaca por su extrema dureza, por una buena resistencia a la oxidación y por no reaccionar con el aluminio (al contrario de lo que les ocurre a muchos otros materiales). Plansee lleva ya años produciendo en su emplazamiento de Lechbruck (Alemania) cátodos de pulverización de TiB2 para el recubrimiento de material duro en herramientas. Ahora es el momento de adaptar este material a la nueva aplicación. El foco está en optimizar las características de corrosión en contacto con el electrolito del aluminio y la resistencia a la oxidación en la zona superior de los electrodos, que está expuesta al aire cuando las temperaturas son elevadas. Además, Plansee desarrolla la técnica de unión de los cátodos de TiB2 a las conexiones eléctricas de cobre para la alimentación de corriente, basándose en la experiencia y el conocimiento existentes.

Peter Polcik
Dr. Peter Polcik, Plansee Lechbruck

«Nuestro equipo de investigación está trabajando con gran entusiasmo en este proyecto. Como socios en la innovación, nuestro objetivo es garantizar en los próximos tres años el suministro de cátodos de TiB2 optimizados para la construcción de las celdas electrolíticas para la fabricación de aluminio, haciendo así una importante contribución a la reducción de la huella de CO2 de TRIMET», explica Peter Polcik, Gerente de Desarrollo de Producto en Plansee Composite Materials, en Lechbruck.

Este proyecto, que se inició en primavera de 2022, cuenta con financiación de Progres.NRW-Innovation, una iniciativa del Ministerio de Economía, Innovación, Digitalización y Energía del estado federado alemán de Renania del Norte-Westfalia. Se trata de un programa de apoyo a actividades en materia climática y energética, cuyo objetivo consiste en sentar las bases científicas y técnicas pensadas para aplicaciones, con el fin de dar respuesta a los retos del futuro en el ámbito de la energía. 

Más información sobre el programa de ayudas Progres.NRWMás información sobre la fabricación de aluminio neutra en términos climáticosMás información sobre nuestro emplazamiento de producción en Lechbruck