Crédito:Universidad de Warwick
Un nuevo análisis tecnoeconómico, por un equipo dirigido por un investigador de WMG en la Universidad de Warwick, muestra que la industria de la cerámica, que consume mucha energía, obtendría beneficios económicos y medioambientales si se moviera para liberar el proceso de sinterización en frío de languidecer en los laboratorios y convertirse en un uso real en la fabricación de todo, desde cerámica de alta tecnología hasta cerámica doméstica.
La nueva investigación acaba de ser publicada en el Journal of the European Ceramic Society en un artículo titulado "Descarbonización de la fabricación de cerámica:un análisis tecnoeconómico de 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 requeridas para producir cerámica a alrededor de 300 grados centígrados. Esto es mucho menos que otros procesos como:Sinterización convencional, Sinterización láser, Sinterización de cocción rápida, Sinterización en fase líquida, y sinterización flash, que requieren mucha más energía y necesitan alcanzar temperaturas que oscilan entre 1400 y 3000 grados centígrados, según el proceso y los materiales considerados.
Sin embargo, la pequeña escala de CSP de laboratorio (que generalmente crea cinco gramos de cerámica a la vez en condiciones de laboratorio) ha significado que los fabricantes han optado por seguir confiando en otros métodos de temperatura significativamente más altos 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 económicos y medioambientales del uso de CSP en la fabricación, sobre todo porque los costes iniciales de la CSP son mucho más bajos que otros procesos.
Crédito:Universidad de Warwick
Los investigadores analizaron escenarios para el procesamiento de tres óxidos funcionales separados utilizados para producir cerámica:ZnO, PZT y BaTiO3. Compararon la sinterización en frío (CSP) con una variedad de otras técnicas de sinterización y analizaron su retorno de la inversión. Descubrieron que en los tres casos, incluso después de 15 años de uso, Los bajos costes de instalación de la CSP la convirtieron en la opción de sinterización más atractiva desde el punto de vista económico. con costos de capital más bajos y el mejor retorno de la inversión, así como ahorros considerables de energía y emisiones.
Los investigadores reconocen que la transición del laboratorio a la industria de la CSP requerirá instalaciones e instrumentación enormemente diferentes, así como una validación de propiedad / rendimiento relevante para aprovechar todo su potencial, pero los beneficios potenciales de hacerlo son significativos.
El investigador principal del artículo, el Dr. Taofeeq Ibn-Mohammed de WMG en la Universidad de Warwick, dijo:
Crédito:Universidad de Warwick
"El aumento del costo de la energía y las preocupaciones sobre el impacto ambiental de los procesos de fabricación han hecho necesaria una fabricación más eficiente y sostenible. La industria cerámica es un sector industrial intensivo en energía y, en consecuencia, el potencial para mejorar la eficiencia energética es enorme".
"Nuestra investigación es el primer análisis tecnoeconómico integral de una serie de técnicas de sinterización, comparándolos con el proceso de sinterización en frío (CSP) desarrollado recientemente. Descubrimos que existen claros beneficios económicos y medioambientales si la industria de la cerámica saca el proceso de sinterización en frío de los laboratorios y lo lleva a la fabricación comercial ".
