TRONDHEIM: Resirkulering av aluminium krever kun fem prosent av energien som går med til å framstille ny aluminium. Dette gir muligheter for å redusere klimagassutslippet fra framstillingen med 95 prosent.
For hver gang aluminium gjenvinnes, blir legeringsmetaller som jern, silisium og sink pluss sporstoffer som natrium og bly akkumulert i det resirkulerte materialet. Dette har så langt begrenset bruksområdet for resirkulert aluminium, til tross for at en stor andel aluminium med høy renhet blir tilsatt for å tynne ut konsentrasjonen av uønskede elementer.
Valsing og ekstrudering neste
I hovedsak er resirkulert aluminium til nå brukt i støpte produkter. Nå forventes det imidlertid at støperimarkedet bare om få år vil bli for lite til å svelge unna de raskt økende mengdene med resirkulert som kommer inn i materialstrømmen.
Skal verden klare å nyttiggjøres seg den økende tilgangen på resirkulert aluminium, må nye ruter ut til markedet åpnes for slike materialer. I klartekst må valsing og ekstrudering (pressing av profiler), prosesser som gir høyvolumprodukter, gjøres i stand til å motta betydelig høyere andeler av resirkulert materiale.
KMB-posjekt
Dette er bakgrunnen for KMB-prosjektet (Kompetanseprosjekt med brukermedvirkning) MOREAL (2009-2013) som SINTEF og NTNU nå gjennomfører, med Hydro Aluminium og svenske Sapa Technology som industripartnere, og med delfinansiering fra Norges forskningsråd.
– Fremmedstoffene som oppkonsentreres i aluminium ved stadig gjenvinning, påvirker de mekaniske egenskapene til det resirkulerte materialet. Men ved å optimere legeringssammensetningen pluss temperaturforhold og hastigheter i homogeniseringsprosessen som inngår i valse- og ekstruderingsprosesser, går det an å kompensere for dette. Ved å gjøre slike endringer, vil det være fullt mulig å bruke resirkulert aluminium i valseverk og pressverk, og få ut produkter som innfrir alle krav til mekaniske egenskaper, som for eksempel styrke og formbarhet, sier forsker Yanjun Li.
PC’en som forsøkslab
SINTEF-forskeren forklarer at det er både dyrt og tidkrevende å prøve og feile seg fram til de riktige prosessendringene gjennom fysiske eksperimenter i valse- og pressverkene.
– I MOREAL-prosjektet utvikler vi avanserte matetmatiske modeller som supplement til laboratorieeksperimenter. Dette er kraftige verktøy som gjør det billigere og mindre tidkrevende å utvikle resirkuleringsvennlige aluminiumlegeringer, sier Yanjun Li.
Lovende resultater
Prosjektet skal resultere i tre ulike modeller, som alle vil vise hvordan mikrostrukturen i resirkulerte materialer påvirkes av ulike endringer i homogeniseringen i valse- og ekstruderingsprosessene.
– Med matematisk modellering som veiviser, har vi gjort fysiske laboratorieforsøk der vi har påvist at strekkgrensa til en aluminiumlegering i “3xxx-familien” kan økes med 50 prosent ved å endre homogeniseringsprosessen, sier Yanjun Li.
Viktig for konkurranseevnen
Rundt en femtedel av verdens aluminiumproduksjon stammet i 2009 fra resirkulerte materialer. Mesteparten av det gjenvunne råstoffet kommer fra transportsektoren og emballasjeprodukter, men de siste årene har også aluminium fra konstruksjoner i økende grad blitt resirkulert.
– Målet for prosjektet vårt er å gjøre industripartnerne i stand til å lage flere skreddersydde resirkuleringsvennlige aluminiumlegeringer. Dyktighet på dette området vil bli stadig viktigere når det gjelder bærekraft og global konkurranseevne i materialindustrien, sier Yanjun Li, forsker ved SINTEF Materialer og kjemi.
