Керамическая промышленность должна перенести процесс холодного спекания, снижающий выбросы углекислого газа, из лабораторий на производство, говорится в новом исследовании

1 кредит

Newswise — Новый технико-экономический анализ, проведенный командой под руководством исследователя из WMG из Университета Уорика, показывает, что энергоемкая керамическая промышленность получит как финансовые, так и экологические выгоды, если она попытается освободить процесс холодного спекания от застоя. лаборатории до фактического использования в производстве всего: от высоких технологий до бытовой керамики.

Новое исследование только что было опубликовано в Журнале Европейского керамического общества в статье под названием «Декарбонизация производства керамики: технико-экономический анализ энергоэффективных технологий спекания в секторе функциональных материалов».

Процесс холодного спекания (CSP) сочетает в себе тепло, давление и использование воды, что значительно снижает потребление энергии, поскольку снижает температуру, необходимую для производства керамики, примерно до 300 градусов по Цельсию. Это намного меньше, чем другие процессы, такие как обычное спекание, лазерное спекание, быстрое спекание, спекание в жидкой фазе и мгновенное спекание, которые требуют гораздо больше энергии и требуют достижения температур в диапазоне от 1400 до 3000 градусов по Цельсию в зависимости от процесса. и материалы, находящиеся на рассмотрении.

Предоставлено: Университет Уорика.

Однако небольшой масштаб лабораторного CSP (обычно создающего пять граммов керамики за раз в лабораторных условиях) означает, что производители решили продолжать полагаться на другие методы, значительно более высокотемпературные, которые могут либо уже производить большие количества, либо могут быстро производить серия мелкосерийной высокотехнологичной керамики. Команда под руководством Уорикского университета полагала, что производители не достигли полного понимания потенциальных финансовых и экологических преимуществ использования CSP в производстве, особенно потому, что начальные затраты на CSP намного ниже, чем у других процессов.

Исследователи рассмотрели сценарии обработки трех отдельных функциональных оксидов, используемых для производства керамики: ZnO, PZT и BaTiO3. Они сравнили холодное спекание (CSP) с рядом других методов спекания и оценили рентабельность инвестиций. Они обнаружили, что во всех трех случаях, даже после 15 лет использования, низкие затраты на установку CSP сделали его наиболее экономически привлекательным вариантом спекания с более низкими капитальными затратами и лучшей окупаемостью инвестиций, а также значительной экономией энергии и выбросов.

Исследователи признают, что переход от лаборатории к промышленности CSP потребует совершенно разных объектов и приборов, а также соответствующей проверки свойств/производительности, чтобы реализовать весь потенциал, но потенциальные выгоды от этого значительны.

Предоставлено: Университет Уорика.

Ведущий исследователь статьи доктор Таофик Ибн-Мохаммед из WMG в Университете Уорика сказал:

«Рост стоимости энергии и опасения по поводу воздействия производственных процессов на окружающую среду привели к необходимости более эффективного и устойчивого производства. Керамическая промышленность является энергоемким промышленным сектором, и, следовательно, потенциал повышения энергоэффективности огромен».

Наше исследование представляет собой первый комплексный технико-экономический анализ ряда технологий спекания, сравнивающий их с недавно разработанным процессом холодного спекания (CSP). Мы считаем, что существует явная финансовая и экологическая выгода, если керамическая промышленность перенесет процесс холодного спекания из лабораторий в коммерческое производство».