Γερμανοί ερευνητές ανέφεραν στο τελευταίο τεύχος του βρετανικού περιοδικού Nature ότι ανέπτυξαν μια νέα διαδικασία τήξης κραμάτων που μπορεί να μετατρέψει τα στερεά οξείδια μετάλλων σε κράματα σχήματος μπλοκ σε ένα βήμα. Η τεχνολογία δεν απαιτεί τήξη και ανάμειξη του μετάλλου μετά την εξαγωγή του, γεγονός που συμβάλλει στη μείωση των εκπομπών αερίων του θερμοκηπίου και στην εξοικονόμηση ενέργειας.

Ερευνητές στο Ινστιτούτο Max Planck για Βιώσιμα Υλικά στη Γερμανία χρησιμοποίησαν υδρογόνο αντί για άνθρακα ως αναγωγικό παράγοντα για να εξάγουν το μέταλλο και να σχηματίσουν το κράμα σε θερμοκρασίες πολύ κάτω από το σημείο τήξης του μετάλλου και έχουν παραγάγει με επιτυχία κράματα χαμηλής διαστολής σε πειράματα. Τα κράματα χαμηλής διαστολής αποτελούνται από 64% σίδηρο και 36% νικέλιο και μπορούν να διατηρήσουν τον όγκο τους σε μεγάλο εύρος θερμοκρασίας, καθιστώντας τα ευρέως χρησιμοποιούμενα στη βιομηχανία.

Οι ερευνητές ανέμιξαν τα οξείδια του σιδήρου και του νικελίου στην απαιτούμενη αναλογία για κράματα χαμηλής διαστολής, τα άλεσαν ομοιόμορφα με ένα μύλο με σφαιρίδια και τα πίεσαν σε μικρά στρογγυλά κέικ. Στη συνέχεια ζέσταιναν τα κέικ σε φούρνο στους 700 βαθμούς Κελσίου και εισήγαγαν υδρογόνο. Η θερμοκρασία δεν ήταν αρκετά υψηλή για να λιώσει το σίδερο ή το νικέλιο, αλλά ήταν αρκετά υψηλή για να μειώσει το μέταλλο. Οι δοκιμές έδειξαν ότι το επεξεργασμένο μέταλλο σε σχήμα μπλοκ είχε τα τυπικά χαρακτηριστικά των κραμάτων χαμηλής διαστολής και είχε καλύτερες μηχανικές ιδιότητες λόγω του μικρού μεγέθους κόκκου του. Επειδή το τελικό προϊόν είχε τη μορφή μπλοκ και όχι σκόνης ή νανοσωματιδίων, ήταν εύκολο να χυτευτεί και να επεξεργαστεί.

Η παραδοσιακή τήξη κραμάτων περιλαμβάνει τρία στάδια: πρώτα, τα οξείδια μετάλλων στο μετάλλευμα μειώνονται σε μέταλλο με άνθρακα, στη συνέχεια το μέταλλο απανθρακώνεται και διάφορα μέταλλα τήκονται και αναμειγνύονται και τέλος, πραγματοποιείται θερμική-μηχανική επεξεργασία για τη ρύθμιση της μικροδομής του το κράμα για να του δώσει συγκεκριμένες ιδιότητες. Αυτά τα βήματα καταναλώνουν τεράστιες ποσότητες ενέργειας και η διαδικασία χρήσης άνθρακα για τη μείωση των μετάλλων παράγει μεγάλες ποσότητες διοξειδίου του άνθρακα. Οι εκπομπές άνθρακα από τη βιομηχανία μετάλλων αντιπροσωπεύουν περίπου το 10% του συνόλου του κόσμου.

Οι ερευνητές είπαν ότι το υποπροϊόν της χρήσης υδρογόνου για τη μείωση των μετάλλων είναι το νερό, με μηδενικές εκπομπές άνθρακα και ότι η απλή διαδικασία έχει τεράστιες δυνατότητες για εξοικονόμηση ενέργειας. Ωστόσο, τα πειράματα χρησιμοποίησαν οξείδια του σιδήρου και του νικελίου υψηλής καθαρότητας και την αποτελεσματικότητα