Alcuni ricercatori tedeschi hanno riferito nell'ultimo numero della rivista britannica Nature di aver sviluppato un nuovo processo di fusione delle leghe in grado di trasformare gli ossidi metallici solidi in leghe a forma di blocco in un solo passaggio. La tecnologia non richiede la fusione e la miscelazione del metallo dopo che è stato estratto, il che aiuta a ridurre le emissioni di gas serra e a risparmiare energia.

I ricercatori dell’Istituto Max Planck per i materiali sostenibili in Germania hanno utilizzato l’idrogeno al posto del carbonio come agente riducente per estrarre il metallo e formare la lega a temperature molto inferiori al punto di fusione del metallo, e negli esperimenti hanno prodotto con successo leghe a bassa espansione. Le leghe a bassa espansione sono composte per il 64% da ferro e per il 36% da nichel e possono mantenere il loro volume entro un ampio intervallo di temperature, rendendole ampiamente utilizzate nell'industria.

I ricercatori hanno mescolato gli ossidi di ferro e nichel nella proporzione richiesta per le leghe a bassa espansione, li hanno macinati uniformemente con un mulino a sfere e li hanno pressati fino a ottenere piccoli panetti rotondi. Hanno quindi riscaldato le torte in una fornace a 700 gradi Celsius e hanno introdotto idrogeno. La temperatura non era abbastanza alta da fondere il ferro o il nichel, ma era abbastanza alta da ridurre il metallo. I test hanno dimostrato che il metallo lavorato a forma di blocco aveva le caratteristiche tipiche delle leghe a bassa espansione e aveva migliori proprietà meccaniche grazie alla piccola dimensione del grano. Poiché il prodotto finito aveva la forma di un blocco anziché di polvere o nanoparticelle, è stato facile colarlo e lavorarlo.

La fusione tradizionale delle leghe prevede tre fasi: in primo luogo, gli ossidi metallici nel minerale vengono ridotti in metallo mediante carbonio, quindi il metallo viene decarbonizzato e diversi metalli vengono fusi e miscelati e, infine, viene eseguita la lavorazione termo-meccanica per regolare la microstruttura di la lega per conferirle proprietà specifiche. Questi passaggi consumano enormi quantità di energia e il processo di utilizzo del carbonio per ridurre i metalli produce grandi quantità di anidride carbonica. Le emissioni di carbonio dell’industria dei metalli rappresentano circa il 10% del totale mondiale.

I ricercatori hanno affermato che il sottoprodotto dell’utilizzo dell’idrogeno per ridurre i metalli è l’acqua, con zero emissioni di carbonio, e che il semplice processo ha un enorme potenziale di risparmio energetico. Tuttavia, gli esperimenti hanno utilizzato ossidi di ferro e nichel di elevata purezza ed efficienza