La produzione verde di silicio potrebbe essere possibile entro due o tre anni

Jun 23, 2023

QUESTO ARTICOLO/COMUNICATO STAMPA È PAGATO E PRESENTATO DA NTNU Norwegian University of Science and Technology - leggi di più

La Norvegia è il più grande produttore europeo di alluminio e silicio. L'industria dei metalli è una delle industrie di esportazione più importanti del paese, ma rappresenta anche il 10% delle sue emissioni di CO2.

La Norvegia ha urgentemente bisogno di ridurre i livelli di emissione degli attuali metodi di produzione per raggiungere i suoi obiettivi climatici.

NTNU ha brevettato un processo industriale che eliminerà tutte le emissioni dirette di CO2 e NOx. Il processo è stato denominato SisAl.

Il quarzo è la materia prima sia nel processo di fusione tradizionale che nel metodo SisAl.

Con la tecnologia odierna, la CO2 si forma quando il quarzo reagisce con il carbonio. Al posto del carbonio, il processo SisAl utilizza l’alluminio come agente riducente, evitando così la formazione di CO2.

“Tecnologicamente crediamo che nulla ostacoli la produzione di silicio su scala industriale con il nuovo metodo. E fa risparmiare energia”, afferma Maria Wallin, ricercatrice sui materiali presso la NTNU.

“Il processo SisAl è esotermico, il che significa che la reazione tra quarzo e alluminio rilascia energia. Il metodo odierno è endotermico ed è necessario aggiungere energia per ridurre il quarzo. SisAl utilizza solo un terzo del consumo energetico per tonnellata di silicio finito," spiega Wallin.

La tecnologia tradizionale utilizza dall'85 al 92% del quarzo messo nella fornace. SisAl ne utilizza dal 97 al 99% perché il processo può utilizzare anche quarzo sotto forma di polvere.

Wallin e la professoressa Gabriella Tranell coordinano i grandi progetti europei SisAl Pilot e SisAl Slag, guidati da NTNU. 22 partner della ricerca e dell'industria in Europa e Sud Africa hanno sviluppato il processo basato sul brevetto di NTNU.

Decine di test pilota sono stati effettuati presso il centro pilota di Elkem a Fiskaa, nel sud della Norvegia, e presso la fonderia Fundiciones Rey in Spagna.

Wallin afferma che il metodo SisAl presenta numerosi altri vantaggi.

Oltre a eliminare tutte le emissioni dirette di CO2 e NOx e a risparmiare energia, il nuovo processo di produzione del silicio utilizzerà scorie e rottami dell’industria dell’alluminio.

Il processo SisAl può utilizzare le scorie come agente riducente nella produzione di silicio. Lo stesso vale per i rottami sottili di alluminio, ad esempio provenienti dagli imballaggi alimentari.

Il processo SisAl crea anche scorie, come ossido di calcio e ossido di alluminio, ma si tratta di sostanze molto richieste dall'industria siderurgica, spiega Wallin.

Il nuovo processo di fusione sfrutta anche meglio la materia prima, poiché è possibile utilizzare quarzo fine ("fine"). Nel processo tradizionale, le multe devono essere rimosse.

“La sfida a cui stiamo dedicando più tempo in questo momento è la creazione di un modello di business circolare che includa le industrie metallurgiche. Vediamo grandi opportunità di sinergie che andrebbero a beneficio sia dell’ambiente che dell’economia”, afferma Wallin. “Stiamo cercando di utilizzare al meglio le materie prime e di trovare le emissioni più basse possibili, un minor consumo di energia, il massimo riutilizzo e il minor numero di rifiuti possibili. Naturalmente anche l’entità della tassa che le autorità impongono sulle emissioni di CO2 è un fattore nel calcolo."

Il silicio è prodotto da Elkem e Wacker in Norvegia. Wallin ritiene che le attuali fonderie di silicio potrebbero utilizzare la tecnologia SisAl senza grandi investimenti come integrazione, o parziale sostituzione, della produzione attuale.

Nell’ambito di un progetto dell’UE è in costruzione in Sud Africa un impianto pilota per la produzione di SisAl. Wallin considera questa una pietra miliare prima della futura costruzione di un impianto su scala industriale.

L’UE ha designato il silicio come un metalloide di fondamentale importanza. Il silicio ha proprietà di semiconduttore ed è un materiale fondamentale nei circuiti stampati, nelle celle solari e in tutta l'elettronica.

Anche il silicio, nelle leghe con l'alluminio, fa parte di molti dei materiali che utilizziamo quotidianamente. Oggi la Cina rappresenta i due terzi della produzione mondiale di silicio.