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Tecnologa de sensores basada en lser para reciclar metales



Una solucin que reduce la extraccin de recursos minerales

Redaccin Interempresas02/02/2021

A fin de ayudar a la industria a tener un mayor acceso a las materias primas, el Instituto Fraunhofer de Tecnologa Lser ILT y Cronimet Ferroleg GmbH han desarrollado un proceso de clasificacin de chatarra metlica basado en el lser como parte del proyecto PLUS financiado por el BMBF. Un nuevo sensor que han desarrollado hace que el reciclaje de materias primas metlicas sea mucho ms eficiente que antes. El proyecto europeo REVaMP va un paso ms all: en este proyecto, los expertos del Fraunhofer ILT tambin aportan su experiencia en el campo del anlisis de materiales a nivel europeo desde enero de 2020, realizando as una importante contribucin internacional para asegurar un suministro de materias primas eficiente en cuanto a recursos a largo plazo.

Los pases basados en la produccin, como Alemania, dependen en gran medida de la disponibilidad de materias primas metlicas como el cromo, el nquel, el cobre y el cobalto. Sin embargo, al aumentar su demanda mundial, estos metales se estn convirtiendo en materias primas cada vez ms escasas. Ante la escasez de recursos minerales, el reciclaje de materias primas desempea un papel decisivo para frenar la escasez y es la fuente ms importante de materias primas metlicas en Alemania y Europa.

El desarrollo de la tecnologa de sensores basada en el lser mejora el futuro reciclaje de metales. Un objetivo: aumentar la eficiencia de los recursos de las empresas. Foto: Cronimet Ferroleg. GmbH, Karlsruhe, Alemania.

Mejor equilibrio – ecolgico y econmico

El reciclaje tiene claras ventajas: la chatarra metlica usada que ya no se puede utilizar, como tuberas, chapas, herramientas, cables viejos, chatarra elctrica y electrnica y piezas viejas procedentes de hogares o demoliciones, se puede fundir, clasificar por metales o aleaciones y reutilizar sin apenas prdida de calidad. Debido al alto valor de los materiales, el proceso se amortiza idealmente por s mismo, y produce mucho menos CO2 que el proceso primario: ya no es necesaria la costosa y tcnicamente compleja extraccin de recursos minerales en condiciones a veces muy crticas, ni su transporte a destinos de todo el mundo.

El quid de la cuestin es que tanto el precio y la disponibilidad de la chatarra metlica como su tasa de reciclaje dependen de numerosos factores mutuamente dependientes. Entre ellos, los precios fluctuantes en el mercado primario, el ciclo de vida de los productos y su ndice de recogida, las prdidas en el proceso, la reciclabilidad tcnica y el valor de la aleacin en cuestin. Los mercados mundiales son, en consecuencia, voltiles. Si el precio de los metales primarios sube, la disponibilidad de la chatarra baja, y viceversa. Esto conlleva grandes riesgos para las empresas.

Mayor rendimiento gracias al lser

En este contexto, Fraunhofer ILT, junto con Cronimet Ferroleg GmbH de Karlsruhe, Alemania, ha desarrollado un novedoso proceso de clasificacin basado en el lser. La tecnologa de sensores, desarrollada en el marco del proyecto PLUS, financiado por el Ministerio Federal de Educacin e Investigacin de Alemania (BMBF), hace que la deteccin y clasificacin de aleaciones en la chatarra metlica sea mucho ms rpida y precisa. En 2020, la planta piloto se puso en marcha en las instalaciones de Cronimet-Ferroleg, en Karlsruhe, y su rendimiento ha sido notable. Entre otras cosas, est diseada para procesar aceros de alta velocidad, o HSS para abreviar.

Las herramientas HSS contienen valiosos elementos de aleacin, como el cobalto, y pueden encontrarse en cualquier ferretera. Por ejemplo, en brocas o cabezales de fresado, explica Cord Fricke-Begemann, responsable de anlisis de materiales en el Fraunhofer ILT y que dirigi el proyecto PLUS con el apoyo del estudiante de doctorado Fredrik Schreckenberg.

Los procesos habituales se limitan a la laboriosa medicin manual de unas pocas aleaciones. En cambio, la espectroscopia de ruptura inducida por lser (LIBS), desarrollada en el Fraunhofer ILT y utilizada en PLUS, es una tecnologa que permite identificar ms de 20 aleaciones especiales incluso en pequeas piezas de desecho, de forma automtica, rpida y sin contacto. En muy poco tiempo, podemos procesar ms chatarra y conseguir una mayor pureza de grado, afirma Fricke-Begemann. De este modo, estamos construyendo un importante puente entre la investigacin y la industria.

Tecnologa del futuro para Europa

Como parte del proyecto de la UE Retrofitting Equipment for Efficient Use of Variable Feedstock in Metal Making Processes (REVaMP), que se puso en marcha en 2020, Fraunhofer ILT aporta ahora su experiencia en el campo del anlisis de materiales a nivel europeo. El proyecto, que tiene una duracin de tres aos y medio, cuenta con el apoyo de una alianza internacional de empresas e institutos de investigacin de Espaa, Polonia y Alemania. El objetivo es poner los conocimientos reunidos en el proyecto PLUS en una base universal, independientemente de las aleaciones de que se trate, dice Fricke-Begemann. Queremos construir un sensor que pueda instalarse en las plantas industriales existentes para que el proceso de reciclaje sea fundamentalmente ms eficiente.

Cul es la composicin y las propiedades de las aleaciones que se van a reciclar? Qu cantidad de plomo contiene el material suministrado? Cundo se funde el material y cunta energa hay que aadir? Estas preguntas son el centro de atencin de REVaMP y deben responderse con mayor precisin en el futuro. Si tiene xito, ser una contribucin importante para que Europa sea ms independiente de los mercados mundiales de materias primas y para mejorar decisivamente la eficiencia de los recursos de sus empresas.

Proyecto PLUS: Planta piloto para la clasificacin por lser de aleaciones especiales

El proyecto PLUS, que se desarrolla desde el 1 de enero de 2017 hasta el 30 de junio de 2020, fue financiado en el marco de la medida de financiacin ‘r+Impuls – Tecnologas innovadoras para la eficiencia de los recursos – Impulsos para la eficiencia de los recursos industriales’ del Ministerio Federal de Educacin e Investigacin de Alemania (BMBF).

Socios del proyecto:

  • Cronimet Ferroleg. GmbH, Alemania
  • Instituto Fraunhofer de Tecnologa Lser ILT, Alemania

Proyecto REVaMP: Retrofitting Equipment for Efficient Use of Variable Feedstock in Metal Making Processes

El proyecto REVaMP, que se desarrolla desde el 1 de enero de 2020 hasta el 30 de junio de 2023, est financiado por la Unin Europea en el marco del programa Horizonte 2020.

Socios del proyecto:

  • VDEh-Betriebsforschungsinstitut (BFI), Alemania (coordinacin del proyecto)
  • Instituto Fraunhofer de Tecnologa Lser ILT, Alemania
  • Universidad RWTH de Aquisgrn, Alemania
  • Centro Nacional de Investigacin Nuclear (NCBJ), Polonia
  • Centro de Investigacin Metalrgica Azterlan, Espaa
  • Centro Tecnolgico Eurecat, Espaa
  • Centro Tecnolgico Cartif, Espaa
  • Laser Analytical Systems & Automation GmbH, Alemania
  • SYSKON – Systemy Kontroli Procesw Przemyslowych, Polonia
  • OTJ Polon, Polonia
  • GHI Hornos Industriales, Espaa
  • ArcelorMittal Bremen GmbH, Alemania
  • Sidenor Speciality Steels, Espaa
  • Grupal Art, Espaa
  • REFIAL Refinera de Aluminio, Espaa
  • Exide Technologies, Espaa
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Con un proceso de clasificacin por lser desarrollado en el proyecto BMBF PLUS, se pueden recuperar eficazmente aleaciones valiosas de la chatarra metlica. Foto: Cronimet Ferroleg. GmbH, Karlsruhe, Alemania.

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La planta piloto de reciclaje por lser, creada en el proyecto PLUS, es adecuada para el procesamiento automtico de aceros rpidos (HSS), por ejemplo. Foto: Cronimet Ferroleg. GmbH, Karlsruhe, Alemania.


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