Tecnologia de sensores baseada em laser para reciclar metais

A fim de ajudar a indústria a ter maior acesso a matérias-primas, o Instituto Fraunhofer de Tecnologia Laser ILT e a Cronimet Ferroleg GmbH desenvolveram, no âmbito do projeto ‘Plus: Pilot plant for laser-based sorting of special alloys’, um processo de classificação de resíduos metálicos baseado em laser. Em concreto, foi desenvolvido um sensor que aumenta significativamente a eficácia da reciclagem de matérias-primas metálicas. A este junta-se o projeto europeu ‘REVaMP - Retrofitting Equipment for Efficient Use of Variable Feedstock in Metal Making Processes’, também a cargo do Fraunhofer ILT, que visa passar para a indústria o conhecimento essencial para a eficiente reciclagem de matérias-primas.

A reciclagem tem claras vantagens: os resíduos metálicos usados que já não se possam utilizar, como tubagens, chapas, ferramentas, cabos velhos, resíduos de equipamentos elétricos e eletrónicos e peças velhas procedentes de habitações ou demolições, podem fundir-se, ser classificados em metais ou ligas e ser reutilizados praticamente sem perda de qualidade. Devido ao elevado valor dos materiais, o processo amortiza-se idealmente por si mesmo, e produz muito menos CO2 que o processo primário: já não é necessária a dispendiosa e tecnicamente complexa extração de recursos minerais em condições por vezes muito críticas, nem o seu transporte para destinos em todo o mundo.

O busílis da questão é que tanto o preço e a disponibilidade dos resíduos metálicos, como a sua taxa de reciclagem dependem de numerosos fatores mutuamente dependentes. Entre eles, os preços flutuantes no mercado primário, o ciclo de vida dos produtos e o seu índice de recolha, as perdas no processo, a reciclabilidade técnica e o valor da liga em questão. Os mercados mundiais são, consequentemente, voláteis. Se o preço dos metais primários sobe, a disponibilidade dos resíduos diminui, e vice-versa. Isto implica grandes riscos para as empresas.

Neste contexto, o Fraunhofer ILT, juntamente com a Cronimet Ferroleg GmbH, de Karlsruhe, na Alemanha, desenvolveu um inovador processo de classificação baseado no laser. A tecnologia de sensores, desenvolvida no âmbito do projeto PLUS, financiado pelo Ministério Federal de Educação e Investigação da Alemanha (BMBF), faz com que a deteção e classificação de ligas nos resíduos metálicos sejam muito mais rápidas e precisas. Em 2020, a unidade-piloto foi posta em funcionamento nas instalações da Cronimet-Ferroleg, em Karlsruhe, e o seu rendimento foi notável. Entre outras coisas, está concebida para processar aços de alta velocidade, ou HSS para abreviar.

“As ferramentas HSS contêm valiosos elementos de liga, como o cobalto, e podem encontrar-se em qualquer loja de ferragens. Por exemplo, em brocas ou cabeçotes de fresagem”, explica Cord Fricke-Begemann, responsável de análise de materiais no Fraunhofer ILT e que dirigiu o projeto PLUS com o apoio do estudante de doutoramento Fredrik Schreckenberg.

Os processos habituais limitam-se à laboriosa medição manual de algumas ligas. Em vez disso, a espetroscopia de rutura induzida por laser (LIBS), desenvolvida no Fraunhofer ILT e utilizada no PLUS, é uma tecnologia que permite identificar mais de 20 ligas especiais, inclusivamente em pequenas peças de sucata, de forma automática, rápida e sem contacto. “Em muito pouco tempo, podemos processar mais resíduos e conseguir uma maior pureza de grau”, afirma Fricke-Begemann. “Deste modo, estamos a construir uma importante ponte entre a investigação e a indústria”.

Como parte do projeto da UE ‘Retrofitting Equipment for Efficient Use of Variable Feedstock in Metal Making Processes’ (REVaMP), que foi iniciado em 2020, o Fraunhofer ILT disponibiliza agora a sua experiência no campo da análise de materiais a nível europeu. O projeto, que tem uma duração de três anos e meio, conta com o apoio de uma aliança internacional de empresas e institutos de investigação da Espanha, Polónia e Alemanha. “O objetivo é pôr os conhecimentos reunidos no projeto PLUS numa base universal, independentemente das ligas de que se trate”, diz Fricke-Begemann. “Queremos construir um sensor que possa ser instalado nas unidades industriais existentes, para que o processo de reciclagem seja fundamentalmente mais eficiente”.

Qual é a composição e as propriedades das ligas que se vão reciclar? Que quantidade de chumbo contém o material fornecido? Quando se funde o material e quanta energia é necessário adicionar? Estas perguntas são o centro das atenções do REVaMP e devem obter resposta com maior precisão no futuro. Em caso de sucesso, será um contributo importante para que a Europa seja mais independente dos mercados mundiais de matérias-primas e para melhorar decisivamente a eficiência dos recursos das empresas.

'PLUS - Unidade-piloto para a classificação por laser de ligas especiais'

O projeto PLUS, desenvolvido desde 1 de janeiro de 2017 até 30 de junho de 2020, foi financiado no âmbito da medida de financiamento “r+Impuls - Tecnologias inovadoras para a eficiência dos recursos - Impulsos para a eficiência dos recursos industriais” do Ministério Federal de Educação e Investigação da Alemanha (BMBF).

Parceiros do projeto:

• Cronimet Ferroleg. GmbH, Alemanha
• Instituto Fraunhofer de Tecnologia Laser ILT, Alemanha

'REVaMP - Retrofitting Equipment for Efficient Use of Variable Feedstock in Metal Making Processes'

O projeto REVaMP, desenvolvido desde 1 de janeiro de 2020 até 30 de junho de 2023, é financiado pela União Europeia no âmbito do programa Horizonte 2020.

Parceiros do projeto:

• VDEh-Betriebsforschungsinstitut (BFI), Alemanha (coordenação do projeto)
• Instituto Fraunhofer de Tecnologia Laser ILT, Alemanha
• Universidade RWTH de Aachen, Alemanha
• Centro Nacional de Investigação Nuclear (NCBJ), Polónia
• Centro de Investigação Metalúrgica Azterlan, Espanha
• Centro Tecnológico Eurecat, Espanha
• Centro Tecnológico Cartif, Espanha
• Laser Analytical Systems & Automation GmbH, Alemanha
• SYSKON - Systemy Kontroli Procesów Przemyslowych, Polónia
• OTJ Polon, Polónia
• GHI Hornos Industriales, Espanha
• ArcelorMittal Bremen GmbH, Alemanha
• Sidenor Speciality Steels, Espanha
• Grupal Art, Espanha
• REFIAL Refinería de Aluminio, Espanha
• Exide Technologies, Espanha