W najnowszym numerze brytyjskiego czasopisma Nature donieśli niemieccy badacze, że opracowali nowy proces wytapiania stopów, który pozwala w jednym etapie przekształcić stałe tlenki metali w stopy w kształcie bloków. Technologia ta nie wymaga topienia i mieszania metalu po jego wydobyciu, co pozwala ograniczyć emisję gazów cieplarnianych i oszczędzać energię.

Naukowcy z Instytutu Materiałów Ekologicznych im. Maxa Plancka w Niemczech wykorzystali wodór zamiast węgla jako środek redukujący do ekstrakcji metalu i utworzenia stopu w temperaturach znacznie niższych od temperatury topnienia metalu, a w eksperymentach z powodzeniem wyprodukowali stopy o niskiej rozszerzalności. Stopy o niskiej rozszerzalności składają się z 64% żelaza i 36% niklu i mogą utrzymywać swoją objętość w szerokim zakresie temperatur, dzięki czemu są szeroko stosowane w przemyśle.

Naukowcy zmieszali tlenki żelaza i niklu w proporcjach wymaganych dla stopów o niskiej rozszerzalności, zmielili je równomiernie w młynie kulowym i sprasowali w małe okrągłe placki. Następnie podgrzali ciastka w piecu do temperatury 700 stopni Celsjusza i wprowadzili wodór. Temperatura nie była wystarczająco wysoka, aby stopić żelazo lub nikiel, ale była wystarczająco wysoka, aby zredukować metal. Badania wykazały, że obrobiony metal w kształcie bloku miał typowe właściwości stopów o niskiej rozszerzalności oraz miał lepsze właściwości mechaniczne ze względu na mały rozmiar ziaren. Ponieważ gotowy produkt miał postać bloku, a nie proszku czy nanocząstek, łatwo było go odlać i poddać obróbce.

Tradycyjne wytapianie stopów obejmuje trzy etapy: po pierwsze, tlenki metali w rudzie są redukowane do metalu za pomocą węgla, następnie metal jest odwęglany, a różne metale są topione i mieszane, a na końcu przeprowadzana jest obróbka cieplno-mechaniczna w celu dostosowania mikrostruktury stopowi, aby nadać mu określone właściwości. Etapy te zużywają ogromne ilości energii, a proces wykorzystania węgla do redukcji metali powoduje wytwarzanie dużych ilości dwutlenku węgla. Emisje dwutlenku węgla z przemysłu metalowego stanowią około 10% całkowitej emisji na świecie.

Naukowcy stwierdzili, że produktem ubocznym wykorzystania wodoru do redukcji metali jest woda o zerowej emisji dwutlenku węgla, a ten prosty proces ma ogromny potencjał w zakresie oszczędności energii. Jednakże w doświadczeniach wykorzystano tlenki żelaza i niklu o dużej czystości i wydajności