A fin de ayudar a la industria a tener un mayor acceso a las materias primas, el Instituto Fraunhofer de Tecnología Láser ILT y Cronimet Ferroleg GmbH han desarrollado un proceso de clasificación de chatarra metálica basado en el láser como parte del proyecto ‘PLUS’ financiado por el BMBF.
Un nuevo sensor que han desarrollado hace que el reciclaje de materias primas metálicas sea mucho más eficiente que antes. El proyecto europeo ‘REVaMP’ va un paso más allá: en este proyecto, los expertos del Fraunhofer ILT también aportan su experiencia en el campo del análisis de materiales a nivel europeo desde enero de 2020, realizando así una importante contribución internacional para asegurar un suministro de materias primas eficiente en cuanto a recursos a largo plazo.

Los países basados en la producción, como Alemania, dependen en gran medida de la disponibilidad de materias primas metálicas como el cromo, el níquel, el cobre y el cobalto. Sin embargo, al aumentar su demanda mundial, estos metales se están convirtiendo en materias primas cada vez más escasas.

Ante la escasez de recursos minerales, el reciclaje de materias primas desempeña un papel decisivo para frenar la escasez y es la fuente más importante de materias primas metálicas en Alemania y Europa.

El desarrollo de la tecnología de sensores basada en el láser mejora el futuro reciclaje de metales. Un objetivo: aumentar la eficiencia de los recursos de las empresas. Foto: Cronimet Ferroleg. GmbH, Karlsruhe, Alemania.

Mejor equilibrio – ecológico y económico

El reciclaje tiene claras ventajas: la chatarra metálica usada que ya no se puede utilizar, como tuberías, chapas, herramientas, cables viejos, chatarra eléctrica y electrónica y piezas viejas procedentes de hogares o demoliciones, se puede fundir, clasificar por metales o aleaciones y reutilizar sin apenas pérdida de calidad.

Debido al alto valor de los materiales, el proceso se amortiza idealmente por sí mismo, y produce mucho menos CO2 que el proceso primario: ya no es necesaria la costosa y técnicamente compleja extracción de recursos minerales en condiciones a veces muy críticas, ni su transporte a destinos de todo el mundo.

El quid de la cuestión es que tanto el precio y la disponibilidad de la chatarra metálica como su tasa de reciclaje dependen de numerosos factores mutuamente dependientes. Entre ellos, los precios fluctuantes en el mercado primario, el ciclo de vida de los productos y su índice de recogida, las pérdidas en el proceso, la reciclabilidad técnica y el valor de la aleación en cuestión. Los mercados mundiales son, en consecuencia, volátiles.

Si el precio de los metales primarios sube, la disponibilidad de la chatarra baja, y viceversa. Esto conlleva grandes riesgos para las empresas.

Mayor rendimiento gracias al láser

En este contexto, Fraunhofer ILT, junto con Cronimet Ferroleg GmbH de Karlsruhe, Alemania, ha desarrollado un novedoso proceso de clasificación basado en el láser. La tecnología de sensores, desarrollada en el marco del proyecto PLUS, financiado por el Ministerio Federal de Educación e Investigación de Alemania (BMBF), hace que la detección y clasificación de aleaciones en la chatarra metálica sea mucho más rápida y precisa.

En 2020, la planta piloto se puso en marcha en las instalaciones de Cronimet-Ferroleg, en Karlsruhe, y su rendimiento ha sido notable. Entre otras cosas, está diseñada para procesar aceros de alta velocidad, o HSS para abreviar.

“Las herramientas HSS contienen valiosos elementos de aleación, como el cobalto, y pueden encontrarse en cualquier ferretería. Por ejemplo, en brocas o cabezales de fresado”, explica Cord Fricke-Begemann, responsable de análisis de materiales en el Fraunhofer ILT y que dirigió el proyecto PLUS con el apoyo del estudiante de doctorado Fredrik Schreckenberg.

Los procesos habituales se limitan a la laboriosa medición manual de unas pocas aleaciones. En cambio, la espectroscopia de ruptura inducida por láser (LIBS), desarrollada en el Fraunhofer ILT y utilizada en PLUS, es una tecnología que permite identificar más de 20 aleaciones especiales incluso en pequeñas piezas de desecho, de forma automática, rápida y sin contacto.

“En muy poco tiempo, podemos procesar más chatarra y conseguir una mayor pureza de grado”, afirma Fricke-Begemann. “De este modo, estamos construyendo un importante puente entre la investigación y la industria”.

Tecnología del futuro para Europa

Como parte del proyecto de la UE ‘Retrofitting Equipment for Efficient Use of Variable Feedstock in Metal Making Processes’ (REVaMP), que se puso en marcha en 2020, Fraunhofer ILT aporta ahora su experiencia en el campo del análisis de materiales a nivel europeo. El proyecto, que tiene una duración de tres años y medio, cuenta con el apoyo de una alianza internacional de empresas e institutos de investigación de España, Polonia y Alemania.

“El objetivo es poner los conocimientos reunidos en el proyecto PLUS en una base universal, independientemente de las aleaciones de que se trate”, dice Fricke-Begemann. “Queremos construir un sensor que pueda instalarse en las plantas industriales existentes para que el proceso de reciclaje sea fundamentalmente más eficiente”.

¿Cuál es la composición y las propiedades de las aleaciones que se van a reciclar? ¿Qué cantidad de plomo contiene el material suministrado? ¿Cuándo se funde el material y cuánta energía hay que añadir? Estas preguntas son el centro de atención de REVaMP y deben responderse con mayor precisión en el futuro. Si tiene éxito, será una contribución importante para que Europa sea más independiente de los mercados mundiales de materias primas y para mejorar decisivamente la eficiencia de los recursos de sus empresas.

Con un proceso de clasificación por láser desarrollado en el proyecto BMBF PLUS, se pueden recuperar eficazmente aleaciones valiosas de la chatarra metálica. Foto: Cronimet Ferroleg. GmbH, Karlsruhe, Alemania.

Proyecto PLUS: ‘Planta piloto para la clasificación por láser de aleaciones especiales’

El proyecto PLUS, que se desarrolla desde el 1 de enero de 2017 hasta el 30 de junio de 2020, fue financiado en el marco de la medida de financiación ‘r+Impuls – Tecnologías innovadoras para la eficiencia de los recursos – Impulsos para la eficiencia de los recursos industriales’ del Ministerio Federal de Educación e Investigación de Alemania (BMBF).

Socios del proyecto:

  • Cronimet Ferroleg. GmbH, Alemania.
  • Instituto Fraunhofer de Tecnología Láser ILT, Alemania.

La planta piloto de reciclaje por láser, creada en el proyecto PLUS, es adecuada para el procesamiento automático de aceros rápidos (HSS), por ejemplo. Foto: Cronimet Ferroleg. GmbH, Karlsruhe, Alemania.

Proyecto REVaMP: ‘Retrofitting Equipment for Efficient Use of Variable Feedstock in Metal Making Processes’

El proyecto REVaMP, que se desarrolla desde el 1 de enero de 2020 hasta el 30 de junio de 2023, está financiado por la Unión Europea en el marco del programa Horizonte 2020.

Socios del proyecto:

  • VDEh-Betriebsforschungsinstitut (BFI), Alemania (coordinación del proyecto)
  • Instituto Fraunhofer de Tecnología Láser ILT, Alemania
  • Universidad RWTH de Aquisgrán, Alemania
  • Centro Nacional de Investigación Nuclear (NCBJ), Polonia
  • Centro de Investigación Metalúrgica Azterlan, España
  • Centro Tecnológico Eurecat, España
  • Centro Tecnológico Cartif, España
  • Laser Analytical Systems & Automation GmbH, Alemania
  • SYSKON – Systemy Kontroli Procesów Przemyslowych, Polonia
  • OTJ Polon, Polonia
  • GHI Hornos Industriales, España
  • ArcelorMittal Bremen GmbH, Alemania
  • Sidenor Speciality Steels, España
  • Grupal Art, España
  • REFIAL Refinería de Aluminio, España
  • Exide Technologies, España

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