Een nieuwe technisch-economische analyse, door een team onder leiding van een onderzoeker van WMG aan de Universiteit van Warwick, toont aan dat de energie-intensieve keramische industrie zowel financiële als milieuvoordelen zou behalen als het zou overgaan om het koude sinterproces te bevrijden van wegkwijnen in laboratoria naar daadwerkelijk gebruik bij de productie van alles, van hightech tot huishoudelijk keramiek.

Het nieuwe onderzoek is zojuist gepubliceerd in het Journal of the European Ceramic Society in een paper met de titel "Decarbonising ceramic manufacturing:A techno-economic analysis of energy efficient sintering technologies in the functional materials sector."

Het koude sinterproces (CSP) combineert warmte, druk en het gebruik van water om het energieverbruik aanzienlijk te verminderen, omdat het de temperaturen die nodig zijn om keramiek te produceren, verlaagt tot ongeveer 300 graden Celsius. Dit is veel minder dan bij andere processen zoals:Conventioneel sinteren, Laser sinteren, Snel bakkend sinteren, Vloeibare fase sinteren, en Flash-sintering, waarvoor veel meer energie nodig is en temperaturen van 1400 tot 3000 graden Celsius moeten worden bereikt, afhankelijk van het proces en de gebruikte materialen.

De kleinschaligheid van laboratoriumgebaseerde CSP (doorgaans vijf gram keramiek tegelijk maken onder laboratoriumomstandigheden) heeft ertoe geleid dat fabrikanten ervoor hebben gekozen om te blijven vertrouwen op andere aanzienlijk hogere temperatuurmethoden die ofwel al grotere hoeveelheden kunnen produceren of snel kunnen produceren een serie kleinschalige hightech keramiek. Het door de Universiteit van Warwick geleide team was van mening dat fabrikanten nog nooit zo'n goed begrip hadden ontwikkeld van de potentiële financiële en ecologische voordelen van het gebruik van CSP in de productie, vooral omdat de opstartkosten van CSP veel lager zijn dan bij andere processen.

De onderzoekers keken naar scenario's voor de verwerking van drie afzonderlijke functionele oxiden die worden gebruikt om keramiek te produceren:ZnO, PZT en BaTiO3. Ze vergeleken koud sinteren (CSP) met een reeks andere sintertechnieken en keken naar het rendement op de investering. Ze ontdekten dat in alle drie de gevallen zelfs na 15 jaar gebruik, de lage opstartkosten van CSP maakten het de economisch meest aantrekkelijke sinteroptie, met lagere kapitaalkosten en het beste rendement op de investering, evenals aanzienlijke besparingen op energie en emissie.

De onderzoekers erkennen dat de overgang van laboratorium naar industrie van CSP enorm verschillende faciliteiten en instrumentatie zal vereisen, evenals relevante validatie van eigenschappen/prestaties om het volledige potentieel te realiseren, maar de potentiële voordelen hiervan zijn aanzienlijk.

Hoofdonderzoeker op het papier Dr. Taofeeq Ibn-Mohammed van WMG aan de Universiteit van Warwick zei:

"De stijgende energiekosten en zorgen over de milieu-impact van productieprocessen hebben de noodzaak van een efficiëntere en duurzamere productie noodzakelijk gemaakt. De keramische industrie is een energie-intensieve industriële sector en bijgevolg is het potentieel om de energie-efficiëntie te verbeteren enorm"

"Ons onderzoek is de eerste uitgebreide techno-economische analyse van een aantal sintertechnieken, ze te vergelijken met het recent ontwikkelde koude sinterproces (CSP). We vinden dat er duidelijke financiële en ecologische voordelen zijn als de keramische industrie het koude sinterproces uit laboratoria en in commerciële productie zou halen."