Validación de procesos químicos de reducción de nanopartículas metálicas estables empleando como materia prima nano-óxidos metálicos producidos mediante pirolisis en llama.
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La pulvimetalurgia es un proceso de conformado de metales, en el que a partir de metal en polvo se realiza un proceso de compactación en condiciones de atmósfera y temperatura controladas. Representa un campo en constante evolución que permite desarrollar nuevos materiales metálicos con propiedades optimizadas, empleando diferentes procedimientos. Estos materiales, debido a sus propiedades únicas, presentan aplicaciones en innumerables sectores punteros como es, por ejemplo, el de la automoción, permitiendo desarrollar nuevos materiales mucho más ligeros y resistentes que, entre otras múltiples opciones, ayuden a mejorar la eficiencia y funcionalidad de vehículos eléctricos; así como su posicionamiento en el mercado. Nuevos materiales más ligeros y resistentes, mejorarían la eficiencia de los vehículos eléctricos actuales o el rendimiento de las baterías, por ejemplo. Lo que se traduciría, directamente, en una reducción de la dependencia actual de los combustibles fósiles.
Sin embargo, la técnica de pulvimetalurgia presenta ciertas limitaciones, como el empleo de materiales de alta pureza y alto coste, así como la existencia de procesos de segregación, la presencia de múltiples fases cristalinas, la formación de un gran número de vacantes o la formación de compuestos intersticiales que impiden la obtención de ciertos materiales complejos y homogéneos con propiedades mecánicas óptimas. Es por ello, que el proyecto REDUCENANO 2.0 se ha centrado en el desarrollo de tecnología polivalentes que permitan obtener nanopartículas metálicas, con distintas composiciones optimizadas, para su empleo en pulvimetalurgia con el fin de desarrollar nuevos nanomateriales ligeros que permitan potenciar el vehículo eléctrico. Partiendo, para ello, de nano-óxidos metálicos y desarrollando procesos de reducción eficaces.
Para conseguir dichas metas, LUREDERRA y UPNA han planteado, los siguientes objetivos:
➢ Reajustar el método de producción de óxidos metálicos nanoestructurados con una distribución estructural óptima a la composición deseada, completando la producción de formulaciones específicas englobadas en sistemas de hierro, níquel, aluminio y magnesio mediante la tecnología Flame Spray Pyrolysis (FSP).
➢ Desarrollar, evaluar y validar nuevos procesos de reducción más eficaces y sostenibles, que abran un camino para la obtención de materia prima para la metalurgia con mejores propiedades.
➢ Disminuir los costes de los procesos de obtención y preparación de la materia prima a emplear en el proceso de pulvimetalurgia; facilitando su empleo en el sector.
Figura 1: Algunas fases del proceso incluyendo la generación del óxido por FSP y el conformado de piezas en horno
Gracias al desarrollo del proyecto Reduce-Nano2.0, se han estrechado aún más los lazos entre los socios del proyecto lo que ha permitido el excepcional desarrollo del mismo; a través del diseño y optimización de procesos como i) la producción de nanopartículas basadas en óxidos metálicos mediante la tecnología FSP; ii) la extracción y purificación de agentes reductores basados en ligninas y/o ii) la reducción de nanomateriales producidos por FSP empleando ligninas y/o agentes fundentes como reductores. Realizando un profundo control y caracterización tanto de los procesos como de los productos obtenidos, evaluando también su impacto medioambiental.
Es por ello que la valoración técnica del proyecto, se puede considerar más que satisfactoria, ya que las actividades realizadas han permitido, por un lado, completar en su totalidad la producción y caracterización de nanomateriales basados en óxidos metálicos. Por otro lado, también se ha conseguido diseñar y optimizar un proceso de obtención y caracterización de ligninas que puedan ser empleadas como agente reductor. Finalmente, el empleo de los nanomateriales basados en óxidos metálicos y los agentes reductores basados en ligninas, ha permitido diseñar y optimizar procesos químicos de reducción, para obtener los nanomateriales reducidos de interés. De forma adicional, se han llevado a cabo experimentos, incluso a mayor escala, para el conformado de probetas con los materiales han sido reducidos. En definitiva, se ha validado el concepto del proyecto en cuanto a la transformación y generación de piezas.
De este modo, los resultados alcanzados permiten continuar trabajando en esta línea de investigación de obtener materiales metálicos con nuevas propiedades.
