معهد فراونهوفر لتقنيات الآلات والتشكيل يطوّر عملية جديدة لتصنيع الألمنيوم الرغوي من نفايات الألمنيوم

أخبار ar.wedoany.com، يُعد الألمنيوم مادةً مهمة للنقل المستدام والمنتجات الموفرة للموارد، إلا أن مرحلة إنتاجه تستهلك طاقة كبيرة. وقد عرض فريق بحثي من معهد فراونهوفر لتقنيات الآلات والتشكيل (Fraunhofer IWU) مسارًا جديدًا لإعادة التدوير يتيح إعادة إدخال نفايات الإنتاج ونشارة الألمنيوم ومكونات الألمنيوم الرغوي منتهية العمر بشكل انتقائي إلى دورة الإنتاج، مما يجعل الإنتاج الموجّه نحو التدوير للألمنيوم الرغوي أكثر جدوى، ويُتوقع أن يسهم في خفض استخدام الألمنيوم الأولي.

يُصنَّف الألمنيوم الرغوي ضمن مواد البناء الخفيفة الوزن، إذ يتميز بكثافة منخفضة وقدرة عالية على امتصاص الطاقة، ويتمتع بخصائص تخميد جيدة، مما يجعله شائع الاستخدام في صناعة السيارات والهياكل الميكانيكية والبناء وأنظمة تخفيف الوزن الموفرة للطاقة. تُصنَّع هذه المواد حاليًا بشكل أساسي عبر عملية تعدين المساحيق، حيث تكون المادة الخام عبارة عن مسحوق سبائك الألمنيوم، وتتسم عملية تحضير المسحوق بتعقيد نسبي وتكلفة مرتفعة.

ركّز الفريق البحثي على الاستفادة من المواد المعاد تدويرها في إنتاج الألمنيوم الرغوي بطريقة تعدين المساحيق، وتشمل المواد المستهدفة نشارة الألمنيوم عالية النقاء ونفايات الإنتاج والمواد منتهية العمر. ويتمثل أحد الحلول الرئيسية في الاستعاضة الجزئية أو الكلية عن مسحوق سبائك الألمنيوم الجديد عالي الاستهلاك للطاقة بنشارة الألمنيوم المعالَجة: إذ تُطحن النشارة وتُصنَّف حسب حجم الحبيبات لتتحول إلى مادة خام مسحوقية، يمكن معالجتها لاحقًا إلى منتجات نصف مصنعة قابلة للرغوة، وتكون الرغوة الناتجة مكافئة في بنيتها وكثافتها للمنتجات المصنّعة بالطرق التقليدية.

أشار الدكتور المهندس يورغ هوهلفيلد، رئيس مجموعة الألمنيوم الرغوي في معهد فراونهوفر لتقنيات الآلات والتشكيل، إلى أن إعادة إدخال نفايات الإنتاج مباشرة إلى دورة المواد تحمل قيمة اقتصادية وبيئية عالية؛ إذ إن إنتاج الألمنيوم المعاد تدويره يستهلك طاقة أقل بكثير من إنتاج الألمنيوم الأولي، مما يؤدي إلى انخفاض متزامن في تكاليف المواد وانبعاثات ثاني أكسيد الكربون.

إلى جانب نشارة الألمنيوم، يشمل البحث أيضًا نفايات ألمنيوم أكبر حجمًا مثل رقائق الألمنيوم واللفائف (الأجزاء الجانبية المتبقية من لفائف ألواح الألمنيوم الكبيرة) ومواد العجلات، وبعد خضوعها لعدة مراحل ميكانيكية من القطع والتكسير والطحن والغربلة، يمكن الحصول على حبيبات محددة الأقطار مناسبة لإنتاج الرغوة. ومن الناحية النظرية، يمكن أيضًا إعادة إدخال مكونات الألمنيوم الرغوي منتهية العمر إلى دورة المواد، وقد وضع الفريق لهذا الغرض إجراءات معالجة لاحقة تشمل التكسير والفرز والتصنيف وفقًا لخصائص المواد. ولا يعتمد الاسترداد على إعادة الصهر البسيطة، بل يستخدم أسلوب إعادة التدوير في الحالة الصلبة (Solid-State-Recycling)، مما يحافظ على معظم البنية المادية الأصلية في المنتج النهائي، وبالتالي يقلل من استهلاك الطاقة وفقدان المواد.

تُظهر الدراسة أن نفايات الألمنيوم المسحوقة يمكنها تقنيًا أن تحل محل مسحوق سبائك الألمنيوم الجديد بشكل مكافئ. وفي المجالات التي تتطلب خفة الوزن بشكل كبير، مثل صناعة السيارات والهندسة الميكانيكية وتقنيات السكك الحديدية، تدعم هذه الحلول المعاد تدويرها بناء سلسلة قيمة دائرية. وفي الخطوة التالية، يخطط الفريق لمواصلة تطوير الأبحاث لتثبيت أداء المواد في ظل تقلبات جودة النفايات، مع إجراء تقييم شامل لدورة الحياة لتوفير بيانات كمية للتطبيقات الصناعية.