Tecnologias Energéticas

Processo a laser

UC Davis e Homerun Resources inovam caminho neutro em carbono com sílica purificada a laser

Em colaboração com Homerun, pesquisadores da UC Davis desenvolveram um método de processamento térmico a laser de femtosegundo para purificar areia de sílica bruta a um nível de pureza de 99,999%. O método térmico de etapa única usa um laser de femtosegundo que envolve fenômenos estruturais e ópticos sutis controlados por múltiplos parâmetros de processo. A variação hábil dessas condições produz várias características topográficas (como cones e ondulações) e mudanças microestruturais (incluindo recombinação, oxidação e amorfização) que dependem de parâmetros específicos do laser, como número e intensidade de pulsos. A perspectiva de maior adaptação e desenvolvimento das variáveis de tratamento é uma vasta área de pesquisa e um importante tema de desenvolvimento de produtos proprietários.

Dos grãos de areia

Subhash H. Risbud, distinto professor do Departamento de Ciência e Engenharia de Materiais da Universidade da Califórnia, Davis, declarou: “Esses resultados muito interessantes do trabalho de pesquisa atual com Homerun revelaram pela primeira vez como um processo a laser de etapa única pode converter amostras de areia impura bruta em apenas duas horas para um nível de pureza de sílica de 99,999%. O processo de laser térmico utilizado não apenas evita o uso de produtos químicos perigosos, mas também elimina a necessidade de máquinas que consomem muita energia, normalmente usadas na purificação mecânica e química. Este processo a laser é notável por sua versatilidade à medida que as demandas de produção de novos substratos de chips semicondutores fazem a transição do silício convencional para o SiC e outros materiais de bandgap mais amplos. A base para essas tecnologias no horizonte são pós produzidos economicamente de sílica ultrapura conversível em silício, carboneto de silício, nitreto de silício e oxinitretos e oxicarbetos. A ampla gama de aplicações desses novos materiais terá um impacto dramático no mundo dos negócios de produtos baseados em chips eletrônicos e fotônicos, ânodos de baterias, células solares, vidro e refratários de alta temperatura para aço e ligas metálicas.”

Processo a laser purifica artigo de sílica

Obrigado ao autor Mark Crawford da ASME (Sociedade Americana de Engenheiros Mecânicos) pelo artigo detalhado que explica o sucesso que a equipe UC-Davis obteve na purificação de nossa areia de sílica de Belmonte. Leia o artigo completo AQUI

“Purificar a sílica foi o primeiro passo”, disse Naim. “O objetivo final deste projeto é desenvolver uma cadeia de valor na interseção da bateria e da indústria de mineração para ajudar a transição para energia limpa nos EUA. Isso será uma vantagem para a indústria do silício, para a indústria de baterias e para a metalurgia do silício. É um projeto holístico.”

Leeners acredita que a equipe pode desenvolver um processo de purificação totalmente ecológico para areia de sílica que não exigirá tratamentos químicos.

Construindo um caminho para um silício mais limpo

A equipe tem como objetivo converter a sílica purificada em carboneto de silício e, em seguida, aumentá-la para um grau alto o suficiente para uso em ânodos para baterias de íons de lítio. Naim passou os meses de verão no Laboratório Nacional Lawrence Berkeley trabalhando na melhor forma de realizar a conversão para carboneto de silício.

“Purificar a sílica foi o primeiro passo”, disse Naim. “O objetivo final deste projeto é desenvolver uma cadeia de valor na interseção da bateria e da indústria de mineração para ajudar na transição para energia limpa nos EUA. Isso será uma vantagem para a indústria do silício, para a indústria de baterias e para a metalurgia do silício. É um projeto holístico.”

Usar energia limpa para purificar a sílica bruta e gerar carboneto de silício para baterias foi uma das razões pelas quais os lasers foram considerados em primeiro lugar, em oposição às técnicas típicas.

“A ideia é pegar areia, que contém impurezas”, disse Risbud. “Você aquece e as impurezas saem por evaporação. A maneira normal de fazer isso é química, o que significa que você coloca um pouco de ácido nele, lixivia, lava ou executa uma série de etapas em mineralogia e ciência de materiais.”

O sonho, disse Leeners, é desenvolver uma técnica de processamento totalmente verde para que esses produtos químicos – que são relativamente seguros e autocontidos no processo de purificação – nem sequer façam parte da equação.

“Teoricamente, você poderia ter uma instalação de geração de energia solar criando a eletricidade que vai para o processamento térmico feito por lasers, que então criaria sílica que seria reciclada para criar mais energia solar por meio de energia fotovoltaica à base de silício”, disse ele. “Tem potencial para ser um ciclo industrial elegante.”

Fonte: https://engineering.ucdavis.edu/news/uc-davis-homerun-resources-innovate-carbon-neutral-path-laser-purified-silica