Cercetătorii germani au raportat în cel mai recent număr al revistei britanice Nature că au dezvoltat un nou proces de topire a aliajelor care poate transforma oxizii metalici solizi în aliaje în formă de bloc într-o singură etapă. Tehnologia nu necesită topirea și amestecarea metalului după ce acesta a fost extras, ceea ce ajută la reducerea emisiilor de gaze cu efect de seră și la conservarea energiei.

Cercetătorii de la Institutul Max Planck pentru Materiale Durabile din Germania au folosit hidrogen în loc de carbon ca agent reducător pentru a extrage metalul și a forma aliajul la temperaturi mult sub punctul de topire al metalului și au produs cu succes aliaje cu expansiune scăzută în experimente. Aliajele cu expansiune redusă sunt compuse din 64% fier și 36% nichel și își pot menține volumul într-un interval mare de temperatură, făcându-le utilizate pe scară largă în industrie.

Cercetătorii au amestecat oxizii de fier și nichel în proporția necesară pentru aliajele cu expansiune redusă, i-au măcinat uniform cu o moară cu bile și i-au presat în turte mici rotunde. Apoi au încălzit prăjiturile într-un cuptor la 700 de grade Celsius și au introdus hidrogen. Temperatura nu era suficient de ridicată pentru a topi fierul sau nichelul, dar era suficient de ridicată pentru a reduce metalul. Testele au arătat că metalul prelucrat în formă de bloc avea caracteristicile tipice ale aliajelor cu expansiune redusă și avea proprietăți mecanice mai bune datorită dimensiunii sale mici ale granulelor. Deoarece produsul finit era mai degrabă sub formă de bloc decât pulbere sau nanoparticule, a fost ușor de turnat și procesat.

Topirea tradițională a aliajelor implică trei etape: în primul rând, oxizii metalici din minereu sunt reduși la metal prin carbon, apoi metalul este decarbonizat și diferite metale sunt topite și amestecate și, în final, se efectuează prelucrarea termo-mecanică pentru ajustarea microstructurii aliajului pentru a-i conferi proprietăți specifice. Acești pași consumă cantități uriașe de energie, iar procesul de utilizare a carbonului pentru reducerea metalelor produce cantități mari de dioxid de carbon. Emisiile de carbon din industria metalelor reprezintă aproximativ 10% din totalul mondial.

Cercetătorii au spus că produsul secundar al utilizării hidrogenului pentru reducerea metalelor este apa, cu zero emisii de carbon și că procesul simplu are un potențial imens de economisire a energiei. Cu toate acestea, experimentele au folosit oxizi de fier și nichel de înaltă puritate și eficiență