Αλουμίνιο το “πράσινο” μέταλλο της αυτοκινητοβιομηχανίας

135

Το αλουμίνιο δίκαια χαρακτηρίζεται σαν το “πράσινο” μέταλλο που ικανοποιεί ταυτόχρονα τις τεχνολογικές αλλά και οικολογικές απαιτήσεις σαν ένα σύγχρονο υλικό. Το βαρύ περιβαλλοντικό κόστος που επισύρει η ανεξέλεγκτη τεχνολογική ανάπτυξη, με αποκορύφωμα το φαινόμενο του θερμοκηπίου, απαιτεί λύσεις που να εξασφαλίζουν τη βιωσιμότητα του πλανήτη μας.

 

AlouminioΗ διεθνής παραγωγή αλουμινίου είναι από τους βασικούς πρωταγωνιστές στην προσπάθεια για την εξεύρεση αειφόρων λύσεων. Πρακτικά αυτό μεταφράζεται σε συνεχή προσπάθεια για: Mείωση ενέργειας στην παραγωγική διεργασία, περιορισμό και έλεγχο εκπομπών ρύπων και βελτίωση της ποιότητας του περιβάλλοντος.

Εδώ και κάποια χρόνια οι κατασκευαστές αυτοκινήτων δείχνουν ολοένα και περισσότερο την προτίμησή τους στο αλουμίνιο, που αντικαθιστά με σταθερούς ρυθμούς το χάλυβα. Η προτίμηση για το αλουμίνιο έγκειται στο μικρό του βάρος, τη δυνατότητα διαφόρων σχεδιαστικών λύσεων και στις ιδιότητες του αλουμινίου που κάνουν τη διέλαση αξιόλογο και απαραίτητο σύμμαχο στις εφαρμογές της αυτοκινητοβιομηχανίας και τέλος στη δυνατότητα ανακύκλωσής του. Παρ΄ όλα αυτά, η αστάθεια της τιμής του παραμένει μειονέκτημα.

ALUMINUM-EXPANSION-1Οι κατασκευαστές αυτοκινήτων συνεχίζουν να αναζητούν τρόπους να μειώσουν το μέγεθος των κινητήρων, διατηρώντας παράλληλα τη δύναμή τους, και γι΄ αυτό χρησιμοποιούν αλουμίνιο. Σύμφωνα με παλαιότερα στοιχεία που έδωσε στη δημοσιότητα ο Hevre Guyot, επικεφαλής στο τμήμα αγορών και προμηθειών του ομίλου PSA (Peugeot-Citroen), η χρήση αλουμινίου στην αυτοκινητοβιομηχανία συνεχίζει να αυξάνεται, σε αντίθεση με εκείνη του χάλυβα που παρουσιάζει ύφεση.

Ο χάλυβας παραμένει το πιο κοινό υλικό, αλλά αντιμετωπίζει μεγάλο ανταγωνισμό από το αλουμίνιο και τα συνθετικά υλικά τόνιζε ο Herve Guyot σε συνέδριο του Ευρωπαϊκού Οργανισμού Επεξεργαστών Αλουμινίου (ΟΕΑ).

Σχετικές μετρήσεις, όσον αφορά στο συνολικό βάρος, δείχνουν ότι τα εξαρτήματα που χρησιμοποιούνται στην κατασκευή του αυτοκινήτου είναι κατά 60% από χάλυβα, 10% από πλαστικά υλικά και 6% από αλουμίνιο, το σημαντικότερο μη σιδηρούχο μέταλλο.

part numbers, depending on finished specs; MSRP: $4,485.Σε μερικές μάλιστα περιπτώσεις το αλουμίνιο χρησιμοποιείται αποκλειστικά για την κατασκευή κάποιων εξαρτημάτων, όπως τα καπό των αυτοκινήτων ή ακόμη και το μπλοκ του κινητήρα. Οι κατασκευαστές αυτοκινήτων συνεχίζουν να αναζητούν τρόπους να μειώσουν το μέγεθος των κινητήρων, διατηρώντας παράλληλα τη δύναμή τους, και γι΄ αυτό χρησιμοποιούν αλουμίνιο. Η τάση, λοιπόν, των αυτοκινητοβιομηχανιών για παραγωγή ελαφρύτερων οχημάτων και κινητήρων θα συμβάλει στη συχνότερη χρήση τόσο του αλουμινίου όσο και του μαγνησίου, ενός ακόμη ελαφρού μετάλλου, αλλά και άλλων συνθετικών υλικών, περιορίζοντας παράλληλα τη χρήση του χάλυβα.

Κυρίαρχο το αλουμίνιο στα επόμενα χρόνια….

Την επόμενη δεκαετία η εταιρία Alcoa, η μεγαλύτερη εταιρία παραγωγής αλουμινίου για αυτοκίνητα, βλέπει την ζήτηση για το ελαφρύ υλικό να διπλασιάζεται έως το 2025…

aluminio-13Αν και μερικοί κατασκευαστές δίνουν ιδιαίτερη βαρύτητα προς τα συνθετικά υλικά με ανθρακονήματα όπως η BMW με το CFRP (πλαστικό ενισχυμένο με ανθρακονήματα ),  η τάση για περαιτέρω χρήση αλουμινίου και μείωση βάρους αυξάνεται συνεχώς εν όψει των αυστηρότερων ορίων CO2 που θα ισχύσουν από το 2021. Έτσι, η εταιρία Alcoa, η μεγαλύτερη εταιρία παραγωγής και προμήθειας αλουμινίου στην αυτοκινητοβιομηχανία, προβλέπει πως θα υπάρχει αύξηση της χρήσης του ελαφρού μετάλλου περίπου 15% ανά χρόνο.

Παρά τις δυσκολίες στην κατεργασία του και το υψηλό του κόστος, το αλουμίνιο γίνεται όλο και πιο δημοφιλές στους κατασκευαστές αυτοκινήτων. Ήδη η τάση αυτή αυξάνεται συνεχώς τον τελευταίο καιρό και μάλιστα σε όλες τις αυτοκινητοβιομηχανίες, με μοντέλα όπως η Jaguar XE, η Chevrolet Corvette, τα Range Rover και Range Rover Sport κ.λπ. Ακόμη και το αειθαλές Jeep Wrangler θα έχει περισσότερο αλουμίνιο από ποτέ.

Χάρη στο μικρό του βάρος, εξασφαλίζει καλύτερες επιδόσεις και βέβαια μεγαλύτερη οικονομία σε καύσιμο. Το τελευταίο είναι και ο βασικός λόγος που θα χρησιμοποιηθεί στην κατασκευή του αμαξώματος του νέας γενιάς του πιο επιτυχημένου pick-up της Ford, του F-150. Μια κίνηση ιδιαίτερα σημαντική για το σύνολο της αυτοκινητοβιομηχανίας παγκοσμίως, μιας και το συγκεκριμένο αυτοκίνητο είναι ένα με τις μεγαλύτερες πωλήσεις – ξεπερνούν τις 650.000 ετησίως – στον κόσμο.

Αξίζει να τονίσουμε ότι ολοένα και περισσότερο οι ευρωπαϊκές αυτοκινητοβιομηχανίες δείχνουν να εμπιστεύονται το αλουμίνιο στην κατασκευή εξαρτημάτων που αυξάνεται συνεχώς, όπως αποδεικνύεται και από στοιχεία της γαλλικής εταιρείας επεξεργασίας αλουμινίου Pechiney. Τα στοιχεία αυτά είχαν δωθεί το 2011 και οι υπεύθυνοι της εταιρείας μιλούσαν φέρνοντας ως παράδειγμα τις τρεις γαλλικές αυτοκινητοβιομηχανίες Peugeot, Renault και Citroen, οι οποίες παρουσίασαν τα 307, Laguna II και C5 αντίστοιχα, με καπό κατασκευασμένα από αλουμίνιο. Τα μοντέλα αυτά είναι τα πρώτα μαζικής παραγωγής στην Eυρώπη που διαθέτουν καπό από αλουμίνιο δήλωσαν χαρακτηριστικά οι υπεύθυνοι της εταιρείας.

Στο μέλλον, το αλουμίνιο αναμένεται να επεκταθεί ακόμη περισσότερο στην κατασκευή διαφόρων ακόμη εξαρτημάτων, όπως το περίβλημα του κινητήρα, οι πίσω άξονες, οι ζάντες, οι ενισχύσεις του αμαξώματος για τις περιπτώσεις συγκρούσεων, καθώς και τα έμβολα και τα συστήματα ψύξης.

Όταν ένα ευρωπαϊκό αυτοκίνητο περιέχει κατά μέσο όρο 90 κιλά αλουμίνιο, τα νέα μοντέλα θα διαθέτουν 120 με 160 κιλά, τα οποία αναλογούν στο 10 με 11% του συνολικού τους βάρους.

Mε την ευρύτερη χρήση του αλουμινίου επιτυγχάνεται μείωση του βάρους του αυτοκινήτου και κατ΄ επέκταση μείωση στην κατανάλωση καυσίμου και στις εκπομπές καυσαερίων. Έχει υπολογιστεί ότι 150 κιλά αλουμίνιο σε ένα από τα αυτοκίνητα που κυκλοφορούν μπορεί να ελαττώσει την κατανάλωση καυσίμου ακόμη και κατά 1 λίτρο ανά 100 χιλιόμετρα.

Jaguar Land Rover χρησιμοποιεί το περισσότερο αλουμίνιο… 

Αν και κάποιοι δεν θα το περίμεναν, η Jaguar Land Rover είναι η αυτοκινητοβιομηχανία εκείνη η οποία χρησιμοποιεί τις ημέρες μας το περισσότερο αλουμίνιο από κάθε άλλο κατασκευαστή.

Aluminio-jaguar-LR-03Από αλουμίνιο κατασκευάζονται πλέον όλα τα μοντέλα της Jaguar (εκτός της XK), ενώ από το ίδιο υλικό είναι αρκετά μέρη και των Range Rover και Range Rover Sport.

Το τρίτο πιο άφθονο χημικό στοιχείο στη Γή και το πιο άφθονο μέταλλο στο έδαφος του πλανήτη μας, έχει γίνει το αγαπημένο υλικό της βιομηχανίας των αυτοκινήτων τα τελευταία χρόνια, επειδή υπερτερεί σε αρκετά σε σχέση με τον χάλυβα, όπως το μικρότερο βάρος και η μεγαλύτερη ακαμψία – άρα μειωμένη κατανάλωση και καλύτερη οδηγική συμπεριφορά – αλλά και το γεγονός πως είναι ανθεκτικό στη διάβρωση.

Η ανακύκλωση του αλουμινίου είναι το σημαντικότερο μέσο για την οικονομία ενέργειας και τη μείωση εκπομπών αερίων που επιβαρύνουν την ατμόσφαιρα με το φαινόμενο του θερμοκηπίου.
Παραγωγή Αλουμινίου…
Για να καταδειχθεί η σημαντικότητα της ανακύκλωσης, τονίζεται ότι ενώ για την πρωτογενή παραγωγή 1 κιλού αλουμινίου με ηλεκτρόλυση αλουμίνας από βωξίτη απαιτείται ενέργεια 14 kWh (κιλοβατώρες), η ανακύκλωση της ίδιας ποσότητας από scrap χρειάζεται μόνο 5% της ενέργειας ηλεκτρόλυσης. Η έντονη προσπάθεια που καταβάλλεται διεθνώς προς την κατεύθυνση αυτή, αποδεικνύεται με την υπεύθυνη διαχείριση των ορυχείων βωξίτη και με την χρήση υδροηλεκτρικής ενέργειας στην ηλεκτρόλυση. Σε πολλά ορυχεία βωξίτη που κλείνουν η επαναφορά του φυσικού τοπίου είναι καθιερωμένη, ενω τα Ηνωμένα Έθνη έχουν βραβεύσει την αναδάσωση παλαιών ορυχείων μεγάλης εταιρίας στην Αυστραλία. Οι περισσότερες μονάδες ηλεκτρόλυσης (πάνω από 60% παγκοσμίως) τροφοδοτούνται πλέον από υδροηλεκτρικές πηγές που σημαίνει καθαρότερη ενέργεια χωρίς επιβάρυνση της ατμόσφαιρας με αέριες εκπομπές.

CLS  ( C218 )  2010Ταυτόχρονα η προσπάθεια για οικονομικότερη διεργασία ηλεκτρολύσεως έχει ήδη διεθνώς αποδώσει, επιτυγχάνοντας μείωση ενέργειας 30% σε σχέση με εκείνη που χρειαζόταν προ 30ετίας.
Για την προώθηση της ανακύκλωσης αλουμινίου καταβάλλεται προσπάθεια μέσω ενημέρωσης ώστε το κοινό να εξοικειωθεί με τις έννοιες περισυλλογής, διαχωρισμού και ανακύκλωσης. Η διατήρηση της αξίας του μετάλλου, παράλληλα με την επ’ άπειρον δυνατότητα ανακύκλωσης, αποτελούν εξαιρετικά ελκυστικά χαρακτηριστικά που ενισχύουν το προφίλ οικολογίας του αλουμινίου.  Υπενθυμίζεται ότι σε αντίθεση με άλλα υλικά που χρησιμοποιούνται σε συσκευασίες ή στη δόμηση, το αλουμίνιο διατηρεί ακέραια τα χαρακτηριστικά του μετά την ανακύκλωση χωρίς ποιοτική υποβάθμιση. Οι ιδιότητες αυτές χαρακτηριστικά το αλουμίνιο σαν «Ενεργειακή Τράπεζα».

Η χρήση Αλουμινίου…
Η χρήση προϊόντων από αλουμίνιο έχει σημαντική θετική οικολογική επίπτωση λόγω της σημαντικής εξοικονόμησης ενέργειας που επιτυγχάνει. Στην συσκευασία ποτών και αναψυκτικών, το χαμηλό βάρος των κουτιών αλουμινίου έναντι εναλλακτικών συσκευασιών (π.χ. ένα αλουμινένιο κουτάκι 330 cl ζυγίζει 15 g έναντι 38 g για ένα σιδερένιο) περιορίζει σημαντικά την ενέργεια που δαπανάται για την μεταφορά και διακίνησης των προϊόντων.

fisker-karma-s-chasisΣτις μεταφορές το αλουμίνιο βρίσκει συνεχώς αυξανόμενη εφαρμογή στην κατασκευή τραίνων, αυτοκινήτων, φορτηγών, βυτίων και επιβατηγών πλοίων (π.χ. fast ferries) λόγω του συνδυασμού χαμηλού βάρους και στιβαρότητας κατασκευής που προσφέρει. Ειδικά στην αυτοκινητοβιομηχανία η ελάττωση του βάρους συνεπάγεται μειωμένη κατανάλωση καυσίμου καθ’ όλη τη διάρκεια ζωής του αυτοκινήτου. Έτσι, για κάθε 100 κιλά που μειώνεται το βάρος ενός αυτοκινήτου μεσαίου κυβισμού λόγω χρήσης αλουμινίου αντί χάλυβα, προκύπτει μείωση εκπομπής καυσαερίων ποσότητας 2 τόνων για όλη τη διάρκεια ζωής του αυτοκινήτου, ενώ στον ίδιο χρόνο η αναμενόμενη οικονομία καυσίμου είναι 900 λίτρα βενζίνης.
Στην δόμηση η προσθήκη ενός εξωτερικού μανδύα από αλουμίνιο σε νέα ή υπάρχοντα κτίρια βελτιώνει την ενεργειακή απόδοση του κτιρίου. Επιστημονικές μελέτες έχουν δείξει εξοικονόμηση ενέργειας που πλησιάζει το 50% το χειμώνα (ενέργεια θέρμανσης) και το 25% το καλοκαίρι (ενέργεια ψύξης).

e002139-lg_imgΤαυτόχρονα το αλουμίνιο αποτελεί ιδανικό υλικό για συστήματα σκιασμού κτιρίων και στήριξης φωτοβολταϊκών στοιχείων. Εάν λάβουμε υπόψη ότι ο οικιστικός και τριτογενής τομέας είναι υπεύθυνος για το 40% της ενέργειας που καταναλώνεται στην Ευρωπαϊκή Ένωση, είναι προφανές ότι η συνεισφορά του αλουμινίου στην επίτευξη των στόχων του Κυότο είναι ιδιαίτερα σημαντική.
Η διάρκεια ζωής των κατασκευών από αλουμίνιο είναι σημαντικά μεγαλύτερη εκείνων από χάλυβα, για λόγους αντοχής στη διάβρωση, ενώ το κόστος συντήρησής τους είναι ελάχιστο. Η τεχνολογία των κραμάτων σε συνδυασμό με την ευκολία υποβιβασμού του πάχους με την έλαση, δίνει νέα διάσταση σε δυνατότητα οικονομίας μετάλλου στις κατασκευές (σκληρότερα κράματα – χαμηλότερο πάχος).

Πρακτική Ανακύκλωσης…
Η ανακύκλωση σαν εφαρμοσμένη βιομηχανική μέθοδος παραγωγής αλουμινίου, έχει ιστορία ζωής στην Ευρώπη από το 1920 περίπου. Το scrap που προκύπτει κατά τη διάρκεια της παραγωγικής διαδικασίας στα εργοστάσια παραγωγής, ανακυκλώνεται αμέσως εντός του εργοστασίου. Από την άλλη, οι κάθε είδους κατασκευές και προϊόντα αλουμινίου μπορούν να ανακυκλωθούν μετά το τέλος της χρήσης τους.

Alouminio-15Αυτό βέβαια προϋποθέτει την περισυλλογή, τον κραματικό διαχωρισμό και την ανακύκλωσή τους. Εκτεταμένα δίκτυα περισυλλογής, διαχωρισμού, προεπεξεργασίας και εμπορίας, λειτουργούν ήδη σε όλο τον κόσμο.

Σε Ευρωπαϊκή κλίμακα, το αλουμίνιο που χρησιμοποιείται στην αυτοκινητοβιομηχανία είναι από εκείνα με τον υψηλότερο βαθμό ανακύκλωσης. Ακολουθεί το αλουμίνιο από δομικές εφαρμογές, ενώ τρίτο σε βαθμό ανακύκλωσης είναι το αλουμίνιο από τα κουτιά μπύρας και αναψυκτικών.

Aluminio-scrapΈχουν αναπτυχθεί διαφορετικές τεχνικές ανακύκλωσης, προσαρμοσμένες στις διάφορες μορφές ανακυκλώσιμου αλουμινίου, π.χ. άλλη για άβαφο και χονδρού πάχους αλουμίνιο, άλλη για φόϊλ αλουμινίου, άλλη για βαμμένο αλουμίνιο.