SisAl Pilot: La modelización matemática contribuye en una iniciativa innovadora en el campo de los materiales.

ITMATI PARTICIPA EN UN PROYECTO EUROPEO QUE APUNTA A DEMOSTRAR UN NOVEDOSO PROCESO INDUSTRIAL PARA PRODUCIR SILICIO.

Santiago de Compostela, 31 de mayo de 2021 – El primero de mayo se cumplió el primer aniversario del comienzo del proyecto “Innovative pilot for Silicon production with low environmental impact using secondary Aluminium and silicon raw materials”, en el cual el Instituto Tecnológico de Matemática Industrial (ITMATI), consorcio público de las tres universidades gallegas, participa como socio. SisAl Pilot se enmarca en el programa Horizon 2020 de financiación de la Unión Europea, con un presupuesto total mayor a 14 millones de euros e integrado por un consorcio compuesto por 22 socios.  Participan de dicho consorcio centros de investigación europeos y empresas nacionales e internacionales, como Fundiciones Rey (Galicia), Elkem (Noruega) o Mintek (Sudáfrica).

La sociedad moderna tiene una necesidad ingente de silicio en base a sus hábitos de consumo. Su uso se extiende en diversas industrias para la fabricación de componentes electrónicos, aleaciones de metales, productos químicos para la agricultura y la construcción. Actualmente, este metal se encuentra identificado como un material crítico para Europa debido a los riesgos en su aprovisionamiento y su importancia económica. SisAl Pilot pretende demostrar un nuevo proceso industrial patentado para producir silicio que permita pasar del proceso actual de reducción carbotérmica del cuarzo a una alternativa mucho más sostenible desde el punto de vista medioambiental y económico.

El proyecto propone validar y escalar una reducción aluminotérmica del cuarzo en escoria y la utilización de materias primas secundarias, como chatarra de aluminio (Al), en el proceso de producción de silicio (Si). De esta forma, se pretende minimizar la perdida de material y la sustitución de los reductores de carbono, utilizados en el proceso de producción actual. SisAl Pilot representa un enfoque innovador de producción de silicio bajo en carbono y una fuerte contribución a la “circularidad” debido a la simbiosis industrial. En el proyecto, la industria del aluminio actuaría como proveedor de materias primas y usuario final de la industria del silicio como elemento para aleaciones.

Una de las principales tareas de ITMATI en SisAl Pilot es realizar la simulación numérica de hornos de inducción y de un horno rotativo. La modelización y la evaluación de las interacciones entre los fenómenos físicos tienen el objetivo de optimizar el funcionamiento y el diseño de los hornos. Esta tarea es una muestra de la estrecha colaboración y la búsqueda de objetivos comunes con los socios industriales que ITMATI procura mantener durante los 4 años de duración del proyecto.

El proyecto fue promovido por Javier Bullón, investigador Ad Honorem del Departamento de Matemática Aplicada (DMA) de la Universidade de Santiago de Compostela (USC), y Alfredo Bermúdez de Castro, catedrático de Matemática Aplicada de la USC e investigador adscrito a ITMATI. Cuenta además con la participación de experimentados/as investigadores/as adscriptos/as a ITMATI y miembros del DMA de la USC, como la Prof. Dra. María Dolores Gómez Pedreira, la Prof. Dra. María del Pilar Salgado Rodríguez y el Prof. Dr. José Luis Ferrín, junto con el aporte de Dña. Branca García Correa y el Dr. Jorge Albella Martínez, investigadores contratados en ITMATI.

Durante el primer año, la investigación se ha centrado en el desarrollo e implementación de modelos, que representan el comportamiento de la fabricación de escorias mediante la fusión de cuarzo y cal en hornos de inducción, cuyas características específicas fueron provistas por los socios industriales. En este sentido, ITMATI participó en el “Modelling Workshop”, en el que se explicaron detalladamente a los principales socios las ventajas, limitaciones y oportunidades de los modelos de hornos estudiados en esta primera etapa. Actualmente, los investigadores trabajan en la modelización de nuevos procesos que contribuyan a alcanzar los objetivos planteados en el SisAl Pilot.

El objetivo general de SisAl Pilot es escalar y demostrar esta nueva tecnología, utilizando diferentes mezclas de materias primas para producir silicio y aleaciones de silicio, validando la calidad del producto, el impacto ambiental y los parámetros económicos, a fin de sentar las bases de su comercialización.

La coordinadora del proyecto, Dra. Gabriella Tranell de la Norwegian University of Science and Technology – NTNU, destacó algunos de los hitos conseguidos durante el primer año del proyecto. Entre ellos se encuentran: una primera versión -casi completa- de una cartografía exhaustiva de los recursos; la realización con éxito de experimentos a pequeña escala en la NTNU, que se utilizarán como base para próximos ensayos piloto en los socios industriales; la distribución de las escorias de los experimentos a pequeña escala entre los socios, para la optimización en la separación de los diferentes compuestos mediante tratamiento hidrometalúrgico; la puesta en marcha de soluciones digitales, para una óptima transferencia de conocimientos entre los paquetes de trabajo técnicos frente a la pandemia global de COVID-19, permitiendo que todos los miembros del consorcio puedan asistir y discutir los ensayos virtualmente; la realización de los primeros modelos de las pruebas a pequeña escala y de los hornos piloto por parte de los socios a cargo de la modelización; la finalización de una primera versión del proceso de SisAl Pilot en el software HSC Chemistry; la primera versión de la hoja de ruta para la explotación de resultados; la realización de materiales de difusión y videos y la presentación del proyecto en diferentes eventos científicos e industriales.

Este proyecto ha recibido fondos del programa Horizon 2020 de investigación e innovación de la Unión Europea bajo el acuerdo de subvención Nº 869268.

NOTA A LAS REDACCIONES. - Para ampliar esta información, pueden ponerse en contacto con el ITMATI en los teléfonos +34 881 812 988 / +34 8818 13357, o al email innovacion@itmati.com

NOTA DE PRENSA EN PDF (pinche aquí) ESP/GAL