DOE ANNUNCIA UN FINANZIAMENTO DI RICERCA E SVILUPPO DI 6 MILIONI DI DOLLARI PER TRASFORMARE I RIFIUTI DI CARBONE IN MATERIALI STAMPABILI IN 3D
L’ Ufficio dell’Energia Fossile del Dipartimento dell’Energia degli Stati Uniti (DOE) ha annunciato un finanziamento federale di 6 milioni di dollari per vari progetti di ricerca e sviluppo incentrati sulla trasformazione avanzata dei rifiuti di carbone in materiali stampabili in 3D.
Lavorando all’interno dell’Advanced Coal Processing Program (ACP) presso il National Energy Technology Laboratory (NETL), i candidati al finanziamento cercheranno di estrarre il pieno valore economico dei rifiuti di carbone producendo prodotti di valore che supportano nuove tecnologie, come i materiali stampabili in 3D per la produzione additiva .
Secondo NETL, l’uso dei rifiuti di carbone per la stampa 3D e la produzione di grafite è in linea con gli obiettivi dell’amministrazione del presidente Biden, che mira a espandere e sviluppare usi ecocompatibili per i rifiuti di carbone che possono essere distribuiti in comunità economicamente in difficoltà.
In quanto risorsa interna fondamentale, il carbone ha contribuito alla crescita economica degli Stati Uniti per oltre un secolo. Tuttavia, poiché i paesi cercano di ripulire le loro attività di generazione di energia, c’è un’opportunità per le tecnologie innovative di trasformare la catena del valore del carbone ed estrarne il pieno valore economico.
L’ACP è stato avviato per raccogliere questa sfida e il suo obiettivo principale è utilizzare nuove tecnologie per produrre prodotti di valore da fonti derivate dal carbone attraverso attività di ricerca e sviluppo su scala pilota e di laboratorio.
Secondo NETL, la struttura e la composizione uniche del carbone lo rendono adatto come materia prima per prodotti in carbonio di alto valore come dispositivi di memoria per computer, compositi di carbonio e anodi contenenti carbonio per batterie. L’abbondanza del materiale e il suo basso costo lo rendono anche attraente come materia prima per applicazioni ad alto volume come i materiali da costruzione.
Sia il carbone proveniente dalle miniere esistenti che i rifiuti di carbone come sterili e ceneri sono materie prime accettabili per la stampa 3D di queste applicazioni, sebbene i rifiuti siano preferiti.
Mentre gli Stati Uniti passano all’energia pulita, la strategia intende incoraggiare la creazione di posti di lavoro e impedire che il costo di questa transizione venga percepito in modo sproporzionato dalle comunità del carbone e delle centrali elettriche.
Intitolato “Elaborazione avanzata dei rifiuti di carbone: produzione di filamenti di resine potenziati dal carbone per la produzione avanzata e la ricerca e lo sviluppo di grafite derivata dal carbone”, il programma sta cercando di assegnare finanziamenti a un massimo di sei candidati.
Attualmente si cercano applicazioni per due aree di interesse, la prima delle quali si concentra su filamenti o resine potenziati dal carbone per la produzione additiva. Gli sforzi di ricerca e sviluppo in quest’area vedranno lo sviluppo di filamenti e resine potenziati dal carbone con proprietà superiori o vantaggi economici per la stampa 3D, utilizzando tecnologie di modellazione a deposizione fusa (FDM) o stereolitografia (SLA).
La seconda area di interesse esaminerà lo sviluppo di percorsi per la produzione economica di grafite derivata dal carbone che potrebbe essere utilizzata in applicazioni come anodi di batterie, piastre bipolari per celle a combustibile a membrana a scambio protonico, elettrodi per supercondensatori, substrati per compositi di carbonio e lubrificanti.
Coloro che desiderano ottenere il finanziamento del DOE dovranno presentare una sintesi delle considerazioni ambientali riguardanti la loro tecnologia proposta e delineare come mitigherà gli impatti ambientali dell’uso del carbone. Le candidature devono essere presentate entro il 31 maggio 2021.
I paesi e le industrie di tutto il mondo cercano sempre più di accelerare la transizione verso un’energia più pulita e più verde e anche il miglioramento della sostenibilità all’interno dei processi e delle tecnologie di stampa 3D è in continuo sviluppo.
Ad esempio, il progetto NOVUM finanziato dall’UE mira ad affrontare le questioni globali riguardanti la sufficienza delle risorse, i cambiamenti climatici e l’economia circolare esplorando la cellulosa come sostituto dei materiali fossili . Parte del programma Horizon 2020, il progetto è composto da 10 diversi partner che coprono vari livelli della catena del valore che svilupperanno materiale a base di cellulosa ottimizzato per la stampa 3D di applicazioni di isolamento automobilistico, marittimo ed elettrico.
Le fonti di rifiuti sono state precedentemente riutilizzate per produrre materiali di stampa 3D nei progetti di Horizon 2020, come BARBARA , che lo scorso anno ha concluso quattro anni di ricerca sullo sviluppo di nuovi materiali stampabili in 3D da rifiuti alimentari e sottoprodotti agricoli come melograno, limone, guscio di mandorle e mais. Durante il progetto sono stati sviluppati con successo un totale di otto nuovi materiali a base biologica e il prossimo passo per il team sarà quello di aumentare i prototipi dal livello di laboratorio al livello semi-industriale.
Altrove, il Conn Center for Renewable Energy Research dell’Università di Louisville sta attualmente sviluppando un processo che trasforma gli scafi di soia rimasti dalla lavorazione della soia in materiali stampabili in 3D. Questi materiali potrebbero avere usi potenziali all’interno di industrie che si affidano a compositi in fibra di vetro e fibra di carbonio a base di petrolio per ridurre il peso e mantenere la resistenza, come i settori automobilistico e aerospaziale.
