Oregon State University quantifica l’impatto del nickel in polvere: con feedstock riciclato e utilities “green” il GWP scende fino al 98,7% rispetto al percorso con nickel vergine
Perché il nickel in polvere conta nella sostenibilità dell’additive manufacturing
Nel metal additive manufacturing, una quota rilevante dell’impatto climatico di un componente può dipendere dalla filiera del materiale in ingresso, prima ancora della fase di stampa e post-processo. Il nickel (Ni) e le leghe a base nickel sono usati in settori dove temperatura, corrosione e fatica richiedono superleghe e specifiche stringenti; di conseguenza, la disponibilità di polvere con chimica controllata e distribuzione granulometrica coerente è un elemento chiave per applicazioni in energia, aerospazio e componentistica industriale.
Lo studio: chi lo ha svolto, quando e cosa misura
Durante il trimestre Fall 2025, l’Industrial Sustainability Laboratory (ISL) della Oregon State University ha lavorato con Continuum Powders per valutare le prestazioni ambientali della produzione di nickel in polvere. L’indicatore scelto è il Global Warming Potential (GWP) espresso in kg CO₂ equivalente, calcolato con un’analisi cradle-to-gate focalizzata sulla produzione della polvere (non sull’intero ciclo vita del pezzo stampato).
Metodo LCA: unità funzionale, software e banche dati
Il report imposta come unità funzionale 100 kg di nickel in polvere destinato a processi di additive manufacturing e assume una resa di atomizzazione equivalente tra gli scenari (riportata come 25%). L’analisi è stata condotta con SimaPro 10.3 e metodo TRACI 2.1 (v1.09) per il GWP, utilizzando dati da ecoinvent v3.10, contributi di esperti di processo e letteratura di supporto. Questo set di strumenti è rilevante perché rende esplicite le ipotesi e consente confronti coerenti “a parità di output”, evitando di confondere differenze di resa o confini di sistema con differenze tecnologiche.
I tre scenari confrontati: gas atomization con nickel vergine vs plasma arc atomization con feedstock riciclato
Lo studio confronta un percorso “convenzionale” e due percorsi basati su tecnologia di Continuum Powders.
- Scenario 1: gas atomization con 100% nickel vergine.
- Scenario 2: plasma arc atomization di Continuum Powders usando nickel riciclato, modellato come 70% riciclo interno (materiale non atomizzato recuperato da cicli precedenti) e 30% riciclo esterno.
- Scenario 3: ancora plasma arc atomization con nickel riciclato, ma con ulteriori leve di riduzione (approvvigionamento più “pulito” e, nel modello, interventi su elettricità e consumabili come i gas inerti).
La distinzione tra riciclo interno, riciclo esterno e qualità delle utilities è cruciale perché separa il beneficio “chimico-metallurgico” del feedstock riciclato dal beneficio “energetico” legato a elettricità e consumabili.
I risultati chiave: –58,8% e –98,7% di GWP rispetto alla baseline
La baseline (Scenario 1) risulta quella con l’impatto climatico più alto. Rispetto a questa, lo studio riporta una riduzione del GWP pari a 58,8% nello Scenario 2 e pari a 98,7% nello Scenario 3. Il punto operativo è che il beneficio “massimo” non deriva solo dall’uso di materiale riciclato, ma dall’accoppiata tra feedstock riciclato e scelte di approvvigionamento su energia e consumabili che, nel modello, spostano gran parte delle emissioni residue.
Da dove arrivano le emissioni: nickel vergine e gas inerti come driver principali
Nel dettaglio, il report evidenzia che nello Scenario 1 la produzione del nickel vergine è un driver dominante del GWP (indicata intorno al 62% del totale), con un contributo rilevante anche dall’uso di argon. Nei percorsi basati su riciclo, la componente “nickel vergine” si riduce, ma emergono altri contributori: il report e le note di Continuum Powders indicano che, nei percorsi riciclati, elettricità e gas inerti (argon, e in alcuni casi elio) diventano le variabili che determinano quanta parte dell’impatto residuo resta “incomprimibile” senza interventi di procurement e efficientamento.
Cosa significa “cradle-to-gate” per chi compra polveri: limiti e uso corretto dei numeri
Il valore delle percentuali (–58,8% e –98,7%) sta nel fatto che sono calcolate su un perimetro definito: la produzione della polvere fino all’uscita dal “gate”. Questo tipo di analisi serve a migliorare l’accuratezza dei product carbon footprint lungo la supply chain e a confrontare alternative materiali/fornitori quando l’azienda deve documentare obiettivi di decarbonizzazione. Non sostituisce le attività di qualification metallurgica o di validazione processo, ma aggiunge un livello quantitativo utile nei capitolati e nei programmi che richiedono metriche ambientali misurabili.
Economia circolare “in pratica”: il caso Siemens Energy come esempio di feedstock
Un elemento spesso trascurato nella discussione sulla sostenibilità delle polveri è la disponibilità di flussi di rottame/sfrido con tracciabilità e qualità coerenti con le esigenze delle superleghe. In un progetto citato dalla stampa di settore, Siemens Energy ha inviato decine di migliaia di chilogrammi di scarti a base nickel a Continuum Powders per la conversione in feedstock per additive manufacturing tramite tecnologia Greyhound Melt-to-Powder (M2P), con l’obiettivo di reintegrare materiale nella supply chain invece di spingerlo verso percorsi di smaltimento a minor valore. Questo tipo di circuito aiuta a leggere la LCA non come esercizio teorico, ma come modello di approvvigionamento replicabile quando esiste un “revert stream” qualificabile.
Qualità della polvere e sostenibilità: perché il riciclo deve restare “process-ready”
Nel metal AM la sostenibilità del materiale è utile solo se la polvere rimane idonea all’uso industriale: sfericità, scorrevolezza, ossigeno/umidità, contaminazioni e coerenza granulometrica influenzano densità, difettologia e ripetibilità del pezzo. La letteratura sul riuso/riciclo delle polveri metalliche sottolinea che le strategie di recupero devono includere controlli qualità e criteri di sostituzione/rigenerazione per evitare che l’obiettivo ambientale comprometta la finestra di processo. È in questo punto che aziende come Continuum Powders cercano di posizionare il proprio modello: polveri “reclaimed” con specifiche industriali, non polveri “declassate” per usi secondari.
