L’intelligenza artificiale potrebbe cambiare il modo in cui si riciclano alcuni metalli. Invece di eliminare le impurità presenti nei rottami, una nuova strategia le sfrutta per progettare leghe con proprietà meccaniche competitive. Nei test sulla ghisa sferoidale, alcune composizioni hanno raggiunto una resistenza alla trazione fino al 15,2% superiore; altre hanno aumentato fino al 73,2% l’allungamento prima della rottura. Si tratta di risultati distinti, ottenuti in confronti diversi: non di miglioramenti simultanei nella stessa lega. Il lavoro, pubblicato sulla rivista Science Advances, è stato condotto da un gruppo internazionale di ricercatori. Gli scienziati definiscono questi materiali dirty alloys, cioè «leghe impure»: leghe progettate per tollerare e valorizzare la composizione variabile dei rottami metallici.
Progettare nuove leghe partendo dai rottami:
La composizione dei rottami può variare da un lotto all’altro. Nei processi di riciclo tradizionali, per controllare le proprietà del materiale si può aggiungere metallo vergine e diluire gli elementi indesiderati. Questo metodo, però, richiede materie prime la cui produzione consuma energia. Il nuovo approccio cambia prospettiva: cerca formulazioni in cui alcuni elementi presenti nei rottami possano diventare componenti utili. Il sistema di apprendimento automatico mette in relazione composizione e condizioni di lavorazione con le proprietà attese. Propone quindi nuove formulazioni, ne stima le prestazioni e aiuta a selezionare quelle da produrre e testare. I risultati degli esperimenti vengono poi utilizzati per orientare le successive fasi di progettazione.
Quattordici formulazioni con risultati promettenti
I ricercatori hanno preparato e testato 17 formulazioni di ghisa sferoidale. Quattordici hanno mostrato combinazioni di resistenza e duttilità tra le più favorevoli del gruppo di riferimento, composto da ghise riciclate. In alcuni campioni, la resistenza alla trazione è aumentata fino al 15,2%, mantenendo un allungamento comparabile. In altri, l’allungamento prima della rottura è cresciuto fino al 73,2%, senza una riduzione significativa della resistenza. Lo studio ha inoltre stimato costi di produzione inferiori dell’8,1% rispetto al metodo convenzionale esaminato, che combina rottami e ferro vergine. Questa stima si riferisce alle condizioni considerate nella ricerca e non garantisce lo stesso risparmio su scala industriale.
Un risultato sperimentale, non una soluzione universale:
Il metodo è stato convalidato sulla ghisa sferoidale. I ricercatori ritengono che possa essere adattato anche agli acciai riciclati e alle leghe di alluminio e rame, ma queste applicazioni devono ancora essere testate. Lo studio, inoltre, non indica una riduzione universale delle emissioni: l’impatto ambientale dipenderà dal tipo di rottame, dall’energia impiegata e dal processo produttivo. La ricerca apre una possibilità interessante: valorizzare rottami dalla composizione variabile e ridurre la necessità di metalli vergini. Il prossimo passo sarà verificare se i vantaggi osservati in laboratorio si manterranno anche negli impianti industriali.
fonte: https://www.mpie.de/5181382/turning-scrap-into-high-tech-alloys
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