محققان دانشکدگان فنی دانشگاه تهران، موفق به ابداع دانش‌فنی استحصال اکسید آلومینیوم از منابع غیربوکسیتی؛ از جمله آلونیت و نفلین سینتی به روش اقتصادی و زیست‌سازگار شدند، به شکلی که شرکت‌های خارجی خواهان دستیابی به این دانش هستند.
به گزارش دیده بان علم ایران به نقل از دانشگاه تهران، آلومینیوم به‌عنوان یک فلز صنعتی، پس از آهن پرمصرف‌ترین فلز در جهان محسوب می‌شود و میزان تولید آن در جهان حدود ۶۰ میلیون تن در سال است. صنایع هواپیمایی، فضایی، ساختمان، خودروسازی، بسته‌بندی، الکتریکی و بسیاری صنایع دیگر از استفاده کنندگان اصلی این فلز با ارزش هستند.
در سال‌های اخیر به‌علت سبک بودن آلومینیوم از یک سو و قابلیت آلیاژی آن از سویی دیگر، مصرف آن در وسایل نقلیه، به ویژه خودروهای الکتریکی گسترش یافته است. اگرچه آلومینیوم یکی از فراوان‌ترین فلزات در پوسته زمین است، سنگ معدن اصلی آن بوکسیت بوده و در مقیاس صنعتی، آلومینیوم از این کانی استحصال می‌شود.
در فرآیند تولید فلز آلومینیوم، در ابتدا اکسید آلومینیوم یا آلومینا با خلوص بالا از کانی بوکسیت تولید شده و در ادامه فرآیند، فلز آلومینیوم به سادگی از آلومینا تولید می‌شود. فرآیند استحصال و فرآوری آلومینا یا اکسیدآلومینیوم (Aluminum oxide) به مشخصات خوراک بوکسیتی به‌شدت وابسته است و با تغییر مشخصات خوراک، کارآیی و اقتصادی بودن فرآیند تولید تحت‌تأثیر قرار می‌گیرد.
مهدی قراباغی دانشیار دانشکدگان فنی دانشگاه تهران با همراهی همکاران خود با تجارب صنعتی و علمی مناسب در زمینه فرآوری مواد معدنی، پس از چند سال مطالعه و تحقیقات گسترده در رابطه با استحصال آلومینا (اکسید آلومینیوم) از منابع غیربوکسیتی، موفق به ابداع روشی زیست سازگار، اقتصادی و با هزینه کم برای استحصال آلومینا از منابع غیربوکسیتی شده است.
همه چیز از یک پایان‌نامه دانشجویی شروع شد
دانشیار دانشکدگان فنی دانشگاه تهران در گفت و گو با خبرگزاری ایرنا در خصوص اینکه تحقیقاتی به منظور یافتن روش مناسب و اقتصادی برای استحصال آلومینا از منابع غیر متعارف از چه زمانی شروع شد گفت: تحقیقات ما از سال ۱۳۹۹ آغاز شد به طوری‌که در ابتدا کار از یک پایان‌نامه کارشناسی ارشد تعریف شد که نتایج مد نظر بدست نیامد.
وی افزود: با این حال با توجه به نیاز مبرم کشور و علاقه شخصی، تحقیقات را ادامه داده و علاوه بر دانشجوی مذکور، یکی از همکارانم در فازهای مختلف با بنده همکاری کردند.
قراباغی اظهارکرد: نتیجه به دست آمده، علاوه بر اینکه بر پشتوانه علمی و تجارب اینجانب و همکارانم تکیه دارد، حاصل ۴ سال تحقیق، مطالعه و انجام آزمایش، ابداع و بررسی روش‌های مختلف و آزمون این روش‌ها بود که در نهایت بر مبنای تحقیقات انجام شده، روش بهینه ابداع شد.
این محقق دانشگاه تهران با اشاره به اینکه، در دو سال اخیر مطالعات، تلاش‌ها و آزمایش‌های ویژه و متعددی روی این پروژه انجام داده ام تصریح کرد: ایده اولیه روش ابتکاری موجود، پس از انجام مطالعات مختلف و صرف هزینه تحقیقات متعدد، در اوایل سال ۱۴۰۲ ابداع شد.
این محقق با بیان اینکه، مطالعات تکمیلی به منظور تدوین و بهینه‌سازی این روش و شناسایی قابلیت‌های آن با صرف هزینه و سرمایه‌گذاری شخصی انجام شد و ادامه یافت، افزود: نتیجه نهایی و کسب اطمینان از تولید محصول مناسب، با بازیابی و با کیفیت مدنظر در اواخر فرودین ۱۴۰۳ حاصل شد.
قراباغی در پاسخ به این سوال که آیا این روش ابداعی مختص پژوهشگران ایران است و چه افراد و پژوهشگاه‌هایی در به ثمر رسیدن و حمایت از این پروزه نقش داشته‌اند نیز اظهارکرد: این روش مختص پژوهشگران ایران است و توسط اینجانب ابداع شده است. البته تا جایی که اطلاع دارم، دو روش با مشابهت حدود ۶۰-۷۰ درصد مشابه روش ابداعی ما، در کشورهای غربی توسعه داده شده است. با این حال روش ما زیست‌سازگارتر بوده و قابلیت تولید محصولات جانبی با ارزش را دارد.
۲ تا ۲.۵ میلیون تن میزان نیاز سالانه کشور به اکسیدآلومینیوم
این محقق دانشگاه تهران بیان کرد: درحال حاضر میزان نیاز کشور به آلومینا (اکسید آلومینیوم) حدود ۲ تا ۲.۵ میلیون تن در سال است. اما متأسفانه در ایران ذخایر بوکسیتی محدود بوده و کشور ما برای تولید آلومینیوم ناچار به واردات آلومینا از خارج از کشور یا سرمایه‌گذاری در معادن بوکسیت کشورهای دیگر همچون کشور گینه شده است.
قراباغی تاکیدکرد: این درحالی است که ایران از لحاظ منابع آلونیت، نفلین سینیت و کانی‌های رسی حاوی آلومینوم بسیار غنی است و این منابع معدنی پتانسیل استحصال آلومینوم را دارند. اما تولید آلومینیوم از این منابع نیازمند فناوری پیچیده و به‌روز است که کشورهای غربی صاحب فناوری به شدت از انتقال آن به سایر کشورها ممانعت می‌کنند.
به گفته این پژوهشگر در گذشته مطالعات مختلفی بر روی استحصال آلومینا از این منابع انجام‌شده، اما به تولید صنعتی و روش تولید آلومینا و محصولات با کیفیت منجر نشده است.
این محقق در رابطه با حامیان این پروژه تحقیقاتی نیز تصریح کرد: به غیر از حمایت کوچکی که شامل پرداخت هزینه آنالیز از پایان نامه اول توسط یک مجموعه به عمل آمد، در ادامه کار هیچ حمایتی از بنده انجام نشد.
وی در توضیح بیشتری افزود:علاوه بر یکی از دانشجویانم، یکی از دوستان و همکارانم در به ثمر رسیدن و مطالعات این طرح همکاری داشتند، قسمت ایده‌پردازی و قسمت اعظم مطالعات، آزمایش‌ها و تفسیرها توسط بنده انجام گرفت. علاوه بر آزمایش‌های داخل کشور، بخشی از آزمایش‌های ابداع این تکنولوژی نوین نیز توسط اینجانب و در خارج از ایران و باهزینه شخصی انجام شده است.
این استاد دانشگاه تهران با بیان اینکه، تاکنون صنایع ما برای تولید آلومینیوم ناچار به واردات آلومینا از خارج از کشور شده‌اند، گفت: با وجود هزینه‌های صرف شده برای تولید آلومینا از نفلین یا آلونیت در بخش‌های مختلف در چندین سال اخیر، کلیه مطالعات انجام شده با شکست مواجه شده است، با اینحال خوشبختانه روش ابداعی تیم تحقیقاتی ما، یک روش کارا و ابتکاری با قابلیت استحصال آلومینا از آلونیت و نفلین سینیت است.
یک میلیارددلار صرفه جویی ارزی با فناوری ایرانی
قراباغی در پاسخ به این سوال که از نظر اقتصادی درآمد ارزی این روش ابداعی چه دستاوردهایی می تواند برای کشور داشته باشد نیز گفت: اکنون میزان نیاز کشور ما به آلومینا در حدود ۲ میلیون تن در سال است. اما در ایران ذخایر بوکسیتی محدودی بوده و از فناوری استحصال آلومینا از سایر منابع آلومینیوم مانند نفلین سینیت و آلونیت برخوردار نیستیم.
روش ابتکاری ما از دو طریق سبب درآمد ارزی و صرفه جویی ارزی برای کشور می شود افزود: روش ابداعی ما قابلیت تولید محصولات (High Tech) آلومینیوم با استاندارد جهانی از منابع معدنی ذکر شده را دارد.
وی ادامه داد: از جمله این محصولات می‌توان به نانوگیبست، آلومینا خلوص بالا، و ترکیبات مشابه اشاره کرد که هیچ یک از این محصولات در کشور تولید نمی‌شوند و بازار بسیار مناسبی در جهان داشته و دارای کاربرد در صنایع نوین مانند باتری های اتومبیل، صنایع فضایی، اتومبیل‌های الکتریکی، کاتالیست و غیره است. قیمت محصولات ذکر شده در مقایسه با قیمت آلومینا بیشتر بوده و حدود ۱۰ برابر قیمت آلومینا است.
قراباغی تصریح کرد: از سوی دیگر، روش ابداعی قابلیت بسیاری در صرفه‌جویی ارزی برای کشور دارد. در حال حاضر، کشور ناگزیر از وارادات آلومینا بوده و میزان وارادات آلومینا به کشور حدود ۶۰۰ میلیون تا یک میلیارد دلار در سال است. در صورت سرمایه گذاری در این طرح و به ثمر نشستن آن، شاهد سالانه یک میلیارد دلار صرفه جویی ارزی در کشور خواهیم بود.
شرکت‌های غربی به‌دنبال استفاده از تکنولوژی ایرانی برای بهبود فرآیند تولید
دانشیار دانشکدگان فنی دانشگاه تهران بیان کرد: برخی منابع معدنی حاوی آلومینیوم که به‌صورت بالقوه قابلیت تولید آلومینیوم از آن‌ها وجود دارد. همچنین از قابلیت فرآوری بوکسیت کانی‌های دیگری مانند نفلین سینیت، آلونیت، و کانی‌های رسی از کانی‌های حاوی آلومینیوم برخوردارند.
اکنون فناوری استحصال آلومینیوم از این کانی‌ها در اختیار تعداد محدودی از کشورهای غربی است. در ایران تلاش‌هایی در سال‌های گذشته شده ولی متأسفانه روش اقتصادی و مناسبی برای استخراج آلومینیوم از این منابع در کشور وجود نداشته و کشورهای صاحب فناوری نیز آن را در اختیار ایران قرار نداده اند.
وی گفت: مزایای دانش‌فنی و فناوری توسعه داده‌شده به‌گونه‌ای است که برخی شرکت‌های غربی به‌دنبال استفاده از فناوری توسعه داده‌شده توسط محققان کشورمان برای بهبود فرآیند تولید خود هستند.
این محقق دانشگاه تهران افزود: به‌نظر می‌رسد با پشتیبانی از این طرح و فعال‌سازی معادن آلونیت کشور، علاوه‌بر قطع وابستگی کشور به وارادت آلومینا، شاهد شکوفایی فناوری در این زمینه واشتغال‌زایی مناسبی در کشور باشیم. این فناوری توسعه داده‌شده به نسبت فناوری‌های غربی از برخی مزیت‌ها برخوردار است. زیست سازگار بودن و هزینه سرمایه‌گذاری پایین‌تر از جمله این مزیت ها است.
خلوص بالای ۹۹.۹۹ درصدی اکسیدآلومینیوم استحصالی با روشی جدید
اما از دیگر مزایای فناوری ابداعی توسط دانشیار دانشکدگان فنی دانشگاه تهران و تیم همکارشان می‌توان به خلوص بالای آلومینای تولیدی حدود ۹۹/۹۹ درصد اشاره کرد و اینکه کاربردهای بالقوه‌ای در ساخت مواد جاذب، کاتالیزورهای صنعتی، تولید مواد شیمیایی خاص دارد.
قراباغی گفت: افزون بر اینها، محصولات میانی با کیفیت مناسب با توجه به نوع خوراک اولیه از روش ابداعی قابل تولید است.