Una nuova analisi tecnico-economica, da un team guidato da un ricercatore della WMG dell'Università di Warwick, mostra che l'industria ceramica ad alta intensità energetica trarrebbe vantaggi sia finanziari che ambientali se si spostasse per liberare il processo di sinterizzazione a freddo dal languore nei laboratori all'uso effettivo nella produzione di qualsiasi cosa, dall'alta tecnologia alla ceramica domestica.

La nuova ricerca è stata appena pubblicata sul Journal of the European Ceramic Society in un articolo intitolato "Decarbonizzazione della produzione ceramica:un'analisi tecno-economica delle tecnologie di sinterizzazione ad alta efficienza energetica nel settore dei materiali funzionali".

Il processo di sinterizzazione a freddo (CSP) combina calore, pressione e l'uso dell'acqua per ridurre significativamente il consumo di energia in quanto abbassa le temperature necessarie per produrre ceramiche a circa 300 gradi centigradi. Questo è molto meno di altri processi come:sinterizzazione convenzionale, sinterizzazione laser, Sinterizzazione a fuoco rapido, Sinterizzazione in fase liquida, e la sinterizzazione Flash che richiedono molta più energia e devono raggiungere temperature comprese tra 1400 e 3000 gradi centigradi a seconda del processo e dei materiali considerati.

Tuttavia, la piccola scala del CSP di laboratorio (generalmente la creazione di cinque grammi di ceramica alla volta in condizioni di laboratorio) ha fatto sì che i produttori abbiano scelto di continuare a fare affidamento su altri metodi a temperature significativamente più elevate che possono già produrre quantità maggiori o possono produrre rapidamente una serie di ceramiche high tech su piccola scala. Il team guidato dall'Università di Warwick riteneva che i produttori non avessero sviluppato nulla di simile a una piena comprensione dei potenziali benefici finanziari e ambientali dell'utilizzo del CSP nella produzione, in particolare perché i costi di avviamento del CSP sono molto inferiori rispetto ad altri processi.

I ricercatori hanno esaminato scenari per la lavorazione di tre ossidi funzionali separati utilizzati per produrre ceramiche:ZnO, PZT e BaTiO3. Hanno confrontato la sinterizzazione a freddo (CSP) con una gamma di altre tecniche di sinterizzazione e ne hanno esaminato il ritorno sull'investimento. Hanno scoperto che in tutti e tre i casi, anche dopo 15 anni di utilizzo, i bassi costi di installazione di CSP lo hanno reso l'opzione di sinterizzazione economicamente più attraente, con costi di capitale inferiori e miglior ritorno sull'investimento, oltre a notevoli risparmi energetici e di emissioni.

I ricercatori riconoscono che la transizione dal laboratorio all'industria del CSP richiederà strutture e strumentazioni estremamente diverse, nonché la relativa convalida di proprietà/prestazioni per realizzare il suo pieno potenziale, ma i potenziali vantaggi di ciò sono significativi.

Il ricercatore capo dell'articolo, il dott. Taofeeq Ibn-Mohammed della WMG dell'Università di Warwick, ha dichiarato:

"L'aumento del costo dell'energia e le preoccupazioni per l'impatto ambientale dei processi produttivi hanno reso necessaria la necessità di una produzione più efficiente e sostenibile. L'industria ceramica è un settore industriale ad alta intensità energetica e di conseguenza il potenziale per migliorare l'efficienza energetica è enorme"

"La nostra ricerca è la prima analisi tecnico-economica completa di una serie di tecniche di sinterizzazione, confrontandoli con il processo di sinterizzazione a freddo (CSP) recentemente sviluppato. Scopriamo che ci sono chiari vantaggi finanziari e ambientali se l'industria della ceramica dovesse portare il processo di sinterizzazione a freddo fuori dai laboratori e nella produzione commerciale".