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.

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.