Los gr\u00e1nulos de carburo de silicio (SiC) son materiales fuertes y resistentes, ideales para su uso en aplicaciones abrasivas. Adem\u00e1s, su naturaleza inerte los hace adecuados para la electr\u00f3nica que funciona a temperaturas y frecuencias m\u00e1s altas.<\/p>\n
Actualmente, el SiC se produce mediante un proceso Acheson que consiste en hacer reaccionar arena de cuarzo y coque de petr\u00f3leo en enormes hornos al aire libre.<\/p>\n
Los seres humanos han explotado los recursos naturales de la Tierra para todo tipo de usos, desde el cultivo de alimentos hasta la producci\u00f3n de electricidad. Pero nuestro consumo puede tener repercusiones tanto econ\u00f3micas como medioambientales; algunos materiales escasean mientras que los precios pueden dispararse r\u00e1pidamente. Para preservar el acceso a estos recursos vitales para las generaciones futuras, el reciclaje deber\u00eda formar parte de la pr\u00e1ctica diaria; muchos fabricantes de la industria del corte de metales ya est\u00e1n tomando medidas para reciclar las herramientas de corte de metal duro usadas con el fin de reducir costes y ayudar al medio ambiente.<\/p>\n
La producci\u00f3n de carburo de silicio puede ser un proceso industrial de alto consumo energ\u00e9tico que genera grandes vol\u00famenes de residuos y subproductos. Los investigadores del Fraunhofer IKTS han desarrollado un proceso respetuoso con el medio ambiente que recicla este material subproducto y lo convierte de nuevo en carburo de silicio de alta calidad para su reutilizaci\u00f3n, al tiempo que reduce los niveles de contaminaci\u00f3n industrial y ahorra energ\u00eda.<\/p>\n
Este m\u00e9todo utiliza la agitaci\u00f3n, la antisedimentaci\u00f3n y el cribado para extraer polvo microm\u00e9trico de SiC de gran pureza sin tratamiento posterior para su reutilizaci\u00f3n sin aumentar las emisiones de carbono hasta 75% en comparaci\u00f3n con los m\u00e9todos actuales de producci\u00f3n del proceso Acheson.<\/p>\n
Hasta hace poco, la mayor\u00eda de los residuos resultantes de los procesos Acheson se utilizaban para la producci\u00f3n de cer\u00e1micas de silicio de calidad inferior aglutinadas por reacci\u00f3n o nitruro o se dejaban como residuo; sin embargo, la demanda de estos productos era baja, mientras que los costes de eliminaci\u00f3n de los lodos residuales pueden ser caros; adem\u00e1s, estos residuos contienen contaminantes que causan problemas de corrosi\u00f3n en las industrias de corte de metales.<\/p>\n
El equipo de Fraunhofer IKTS ha desarrollado un sistema eficaz para abordar este problema reciclando los residuos pulverulentos en carburo de silicio de alta calidad. Adem\u00e1s, este enfoque tambi\u00e9n puede aplicarse a los residuos de otras actividades relacionadas con la producci\u00f3n, como los lodos abrasivos.<\/p>\n
El sistema utiliza un proceso de flotaci\u00f3n por espuma para separar el silicio de los subproductos, separando la espuma con un emulsionante antes de calentarla para formar cristales s\u00f3lidos de carburo de silicio. A continuaci\u00f3n, el silicio fundido se somete a procesos de refinado al vac\u00edo y con gas para producir silicio de calidad metal\u00fargica que se introduce directamente en un horno Bridgeman vertical para la formaci\u00f3n de cristales.<\/p>\n
El carburo de silicio (SiC) es un material industrial extremadamente duradero, famoso por su extrema dureza y resistencia al calor, lo que lo hace muy \u00fatil en cer\u00e1micas t\u00e9cnicas y refractarios. Sin embargo, los m\u00e9todos tradicionales de producci\u00f3n de SiC requieren un importante gasto energ\u00e9tico y liberan a la atm\u00f3sfera considerables emisiones de di\u00f3xido de carbono. Estas emisiones suponen un gran peligro, sobre todo para las industrias de alta tecnolog\u00eda que dependen de \u00e9l para la producci\u00f3n de materias primas. Una tecnolog\u00eda de reciclado recientemente patentada puede ayudar a mitigar su impacto utilizando los residuos de arroz como materia prima en lugar de emitirlos como material de desecho. Esta tecnolog\u00eda emplea el proceso de calentamiento Joule Flash, en el que se hace pasar una corriente a trav\u00e9s de un material moderadamente resistente para calentarlo r\u00e1pidamente y transformarlo en otros materiales. Esto puede reducir la contaminaci\u00f3n industrial, as\u00ed como las limitaciones de suministro de fuentes de materia prima fresca.<\/p>\n
El reciclaje de SCW implica una intrincada serie de pasos que debe llevar a cabo un experto o una empresa especializada. Una vez que los lodos reciclados se han combinado con otras materias primas para formar materiales compuestos para su uso en procesos de fabricaci\u00f3n, el resultado final no s\u00f3lo es rentable, sino que ayuda a minimizar el impacto ambiental del silicio en bruto, al tiempo que disminuye las necesidades de espacio en los vertederos y las emisiones de productos qu\u00edmicos t\u00f3xicos a la atm\u00f3sfera.<\/p>\n
Los m\u00e9todos convencionales para separar el carburo de silicio s\u00f3lido del silicio l\u00edquido implican la flotaci\u00f3n por espuma y la lixiviaci\u00f3n \u00e1cida, que requieren un aporte energ\u00e9tico excesivo, as\u00ed como grandes vol\u00famenes de disolventes org\u00e1nicos que pueden da\u00f1ar a los animales, la ecolog\u00eda y provocar accidentes durante el procesamiento; incluso pueden suponer un riesgo para la salud de los trabajadores implicados en la producci\u00f3n. Por lo tanto, es necesario encontrar un medio alternativo para extraer el silicio del carburo de silicio s\u00f3lido.<\/p>\n
Investigadores de la Universidad Rice han ideado un eficaz proceso de upcycling que transforma pl\u00e1stico reforzado con fibra de vidrio (GFRP) en carburo de silicio para aplicaciones aeroespaciales y producci\u00f3n de papel de lija. El calentamiento Joule Flash -en el que una corriente el\u00e9ctrica pasa r\u00e1pidamente a trav\u00e9s del material para calentarlo r\u00e1pidamente a temperaturas muy altas- permite esta transformaci\u00f3n. Las reacciones qu\u00edmicas resultantes provocan entonces transformaciones en diversas sustancias, lo que ayuda a las industrias aeroespaciales a alcanzar m\u00e1s f\u00e1cilmente los objetivos de sostenibilidad al tiempo que se reducen las necesidades de materias primas.<\/p>\n
La producci\u00f3n de carburo de silicio requiere importantes insumos energ\u00e9ticos y genera una enorme cantidad de material de desecho, pero gracias a la investigaci\u00f3n del Instituto Fraunhofer de Tecnolog\u00edas y Sistemas Cer\u00e1micos IKTS de Dresde (Alemania), ahora los residuos pueden transformarse en productos de carburo de silicio de alta calidad con niveles reducidos de contaminaci\u00f3n industrial, costes y emisiones de gases de efecto invernadero. Este avance tecnol\u00f3gico ha revolucionado la producci\u00f3n.<\/p>\n
La tecnolog\u00eda de calentamiento Flash Joule se basa en hacer pasar una corriente el\u00e9ctrica a trav\u00e9s de materiales moderadamente resistivos a una resistencia moderadamente alta para calentarlos r\u00e1pidamente a temperaturas muy elevadas, creando carburo de silicio que luego puede transformarse en otras sustancias para su uso en una serie de productos que van desde los semiconductores hasta el papel de lija - ofreciendo soluciones potenciales a la eliminaci\u00f3n del pl\u00e1stico reforzado con fibra de vidrio (GFRP), que suele acabar enterrado en vertederos una vez finalizada su vida \u00fatil. Esta soluci\u00f3n podr\u00eda aportar una soluci\u00f3n potencial al pl\u00e1stico reforzado con fibra de vidrio (GFRP), que suele acabar en los vertederos una vez alcanzada su vida \u00fatil - ayudando a resolver un problema de residuos que de otro modo ser\u00eda costoso con su eliminaci\u00f3n final al reciclar en su lugar las partes que lo componen.<\/p>\n
Una reciente publicaci\u00f3n en Nature Sustainability ha puesto de relieve un nuevo m\u00e9todo de reciclado de carburo de silicio que utiliza la generaci\u00f3n de energ\u00eda por calentamiento Joule flash para transformar residuos de PRFV en carburo de silicio de alta calidad a un coste reducido y con una producci\u00f3n de contaminantes significativamente menor que los procesos de incineraci\u00f3n o solv\u00f3lisis.<\/p>\n
Este m\u00e9todo se basa en el principio de que el silicio y el carburo de silicio pueden separarse utilizando la repulsi\u00f3n el\u00e9ctrica, el tama\u00f1o de las part\u00edculas y la densidad para separarlos. Adem\u00e1s, este enfoque no requiere equipos caros ni disolventes org\u00e1nicos y puede incluso completarse utilizando sustrato l\u00edquido sin necesidad de agitar la mezcla; adem\u00e1s, ha demostrado ser m\u00e1s eficaz que el uso de m\u00e9todos tradicionales con una soluci\u00f3n acuosa.<\/p>\n
Tras aislar el silicio s\u00f3lido del carburo de silicio, se sumerge en soluciones \u00e1cidas como los \u00e1cidos clorh\u00eddrico, n\u00edtrico o sulf\u00farico o sus combinaciones para producir polvo de silicio purificado. Una vez completada esta etapa, debe eliminarse el exceso de soluci\u00f3n \u00e1cida para obtener polvo de silicio puro como producto final.<\/p>\n
RECOSiC puede reciclar hasta 75% de materias primas primarias utilizadas para fabricar SiC, produciendo SiC verde de gran pureza con varios polit\u00edpos. Puede utilizarse en una gran variedad de aplicaciones y es mucho m\u00e1s seguro que los procesos industriales actuales, que producen emisiones t\u00f3xicas de SOx, NOx y metales pesados. Adem\u00e1s, al utilizar material de desecho reciclado y gas natural renovable (biog\u00e1s), la producci\u00f3n resulta rentable y respetuosa con el medio ambiente.<\/p>\n
La viabilidad econ\u00f3mica del carburo de silicio depende de su reciclabilidad. La capacidad de reciclaje var\u00eda en funci\u00f3n de su morfolog\u00eda y estructura, que pueden modificarse mediante tratamiento t\u00e9rmico u otros m\u00e9todos. Un m\u00e9todo rentable para reciclar el silicio consiste en utilizar obleas recicladas desechadas durante la producci\u00f3n como fuente econ\u00f3mica de reciclaje de carburo de silicio para m\u00faltiples usos, como la fabricaci\u00f3n de cer\u00e1mica y materiales de protecci\u00f3n bal\u00edstica, reduciendo el consumo de energ\u00eda hasta en 80% y disminuyendo significativamente las emisiones de CO2 en este proceso.<\/p>\n
Como parte de los esfuerzos por aumentar la reciclabilidad del carburo de silicio, se est\u00e1n creando nuevas tecnolog\u00edas de fabricaci\u00f3n. El objetivo de estos procesos es mejorar la calidad de la producci\u00f3n de silicio y aumentar las tasas de reciclado, por ejemplo, mediante el reprocesamiento de paneles solares de residuos fotovoltaicos que pueden producir silicio metal\u00fargico de gran pureza o el reciclado de lodos de corte de obleas mediante reacci\u00f3n carbot\u00e9rmica; ambos m\u00e9todos pueden reducir significativamente el consumo de energ\u00eda y las emisiones de CO2 en unas 80-90% y 33%, respectivamente.<\/p>\n
El carburo de silicio es un material integral en la industria electr\u00f3nica y su producci\u00f3n suele consumir grandes cantidades de energ\u00eda y producir importantes residuos, por lo que es necesario adoptar medidas para reducir ambos costes. Por tanto, debe darse prioridad a la b\u00fasqueda de formas de reducir estos costes energ\u00e9ticos y de residuos.<\/p>\n
El reciclado de carburo de silicio utiliza un proceso de tratamiento t\u00e9rmico en dos etapas: primero se calienta la materia prima a 2.400 grados cent\u00edgrados; despu\u00e9s se aplica un tratamiento de radiaci\u00f3n t\u00e9rmica que forma cristales de carburo de silicio que pueden reciclarse para fabricar productos de alta calidad. A diferencia del m\u00e9todo Acheson, este m\u00e9todo de reciclaje es m\u00e1s rentable y plantea menos riesgos medioambientales.<\/p>\n
Los lodos generados durante la producci\u00f3n de carburo de silicio incluyen una mezcla de silicio, etilenglicol, agua de refrigeraci\u00f3n e impurezas que es valiosa para otros usos. Sin embargo, si no se procesan adecuadamente, estos lodos pueden contener part\u00edculas de hierro y otras impurezas perjudiciales para la salud humana que deben deshidratarse y filtrarse antes de reutilizarlos para otros fines. Tambi\u00e9n debe impregnarse el polvo de silicio con una soluci\u00f3n \u00e1cida para lavar y eliminar las impurezas que queden. Se puede utilizar un electroim\u00e1n para separar magn\u00e9ticamente las impurezas cubiertas por los polvos de silicio.<\/p>","protected":false},"excerpt":{"rendered":"
Los gr\u00e1nulos de carburo de silicio (SiC) son materiales fuertes y resistentes, ideales para su uso en aplicaciones abrasivas. Adem\u00e1s, su naturaleza inerte los hace adecuados para la electr\u00f3nica que funciona a temperaturas y frecuencias m\u00e1s altas. Actualmente, el SiC se produce mediante un proceso Acheson que consiste en hacer reaccionar arena de cuarzo y coque de petr\u00f3leo en enormes hornos al aire libre. Costes Los humanos han explotado ...<\/p>\n