از متالورژی استخراجی تا اقتصاد چرخشی؛ وقتی علم مواد بن‌بست انرژی‌های تجدیدپذیر را می‌شکند
به گزارش خبرگزاری آنا، جلیل وحدتی خاکی، در آستانه برگزاری این کنفرانس علمی حوزه مهندسی مواد و متالورژی با بیان اینکه انتخاب شعار «از مهندسی مواد تا آینده‌ای سبز، پیوند متالورژی، انرژی و محیط زیست» برای کنفرانس امسال، برآمده از یک تغییر پارادایم بنیادین در درک ما از نقش مهندسی مواد و متالورژی در قرن بیست‌ویکم است، در ادامه اظهار کرد: اگر در انقلاب‌های صنعتی پیشین، متالورژی صرفاً وظیفه استخراج فلزات و تأمین آلیاژ‌های سازه‌ای را غالباً بدون توجه به پیامد‌های زیست‌محیطی و مصرف بی‌رویه انرژی بر عهده داشت، امروزه علم مواد در قلب راه‌حل‌های اقلیمی قرار گرفته است.
وی، افزود: واقعیت علمی آن است که هیچ جهشی در فناوری‌های انرژی پاک، بدون طراحی هدفمند مواد در مقیاس اتمی، مهندسی ریزساختار و بازنگری در فرآیند‌های متالورژیکی امکان‌پذیر نخواهد بود.
این عضو هیأت علمی دانشگاه فردوسی، خاطرنشان کرد: نخستین ضلع این پیوند سه‌گانه، انقلاب در سیستم‌های تبدیل و ذخیره‌سازی انرژی از طریق مهندسی سطح و الکتروکاتالیست‌هاست. در مسیر گذار به اقتصاد هیدروژنی، تولید هیدروژن سبز از طریق شکافت الکتروشیمیایی آب به‌عنوان پاک‌ترین حامل انرژی شناخته می‌شود.
وحدتی، ادامه داد: با این حال، سینتیک کند واکنش‌های نیم‌سلولی، یعنی واکنش تصاعد هیدروژن و واکنش تصاعد اکسیژن و اتلاف انرژی به‌صورت پتانسیل اضافی، چالش اصلی تجاری‌سازی الکترولایزرهاست.
وی، گفت: تا سال‌ها، فلزات گران‌بهای گروه پلاتین نظیر پلاتین، ایریدیوم و روتنیوم تنها کاتالیست‌های کارآمد در این حوزه بودند که کمیابی و قیمت سرسام‌آور آنها، توسعه در مقیاس گیگاواتی را مسدود می‌کرد. در سال‌های اخیر، متالورژی فیزیکی و الکتروشیمی با همگرایی در طراحی آلیاژ‌های چندجزئی از فلزات واسطه ارزان‌قیمت و فراوان در پوسته زمین (نظیر سیستم‌های مبتنی بر نیکل، کبالت، آهن و منگنز)، این بن‌بست را شکسته‌اند.
دبیر علمی کنفرانس iMat ۲۰۲۶، با بیان اینکه ضلع دوم این تحول، متالورژی سبز و کربن‌زدایی از صنایع مادر (Green Metallurgy & Decarbonization) است، افزود: صنعت فولاد و متالورژی استخراجی به تنهایی مسئول حدود ۷ تا ۹ درصد از کل انتشار دی‌اکسید کربن انسان‌ساز در کره زمین است. ما نمی‌توانیم از آینده‌ای سبز سخن بگوییم، در حالی که مواد اولیه ساخت توربین‌های بادی، پنل‌های خورشیدی و خودرو‌های الکتریکی با روش‌های آلاینده سنتی تولید می‌شوند.
وحدتی، خاطرنشان کرد: کنفرانس امسال به‌طور ویژه بر گذار از احیای مبتنی بر کربن (کوره بلند) به سمت احیای مستقیم سنگ آهن با استفاده از هیدروژن سبز (HYBRIT و فناوری‌های پلاسما-هیدروژن) و الکترولیز اکسید‌های مذاب (Molten Oxide Electrolysis) تمرکز دارد، فرآیند‌هایی که محصول جانبی آنها به‌جای گاز‌های گلخانه‌ای، بخار آب یا اکسیژن خالص است.
وی، ادامه داد: علاوه‌بر این، طراحی نسل جدید فولاد‌های پیشرفته با استحکام بالا (AHSS) و آلیاژ‌های سبک‌وزن (مبتنی بر آلومینیوم، منیزیم و تیتانیوم)، با کاهش وزن سازه‌ها و ناوگان حمل‌ونقل، به‌طور مستقیم مصرف سوخت و ردپای کربنی را در طول چرخه عمر محصول کاهش می‌دهد.
این عضو هیأت علمی دانشگاه فردوسی، ضلع سوم، این پیوند را اقتصاد چرخشی، بازیافت پیشرفته و متالورژی ثانویه (Circular Economy & Urban Mining) دانست که توسعه فناوری‌های انرژی تجدیدپذیر و باتری‌های یون‌لیتیوم و حالت‌جامد، تقاضا برای عناصر حیاتی و استراتژیک (Critical Raw Materials) مانند لیتیوم، کبالت، نیکل، منگنز و عناصر خاکی کمیاب را به شدت افزایش داده است، در ادامه تصریح کرد: استخراج بی‌رویه این عناصر از معادن طبیعی، خود به یک بحران زیست‌محیطی جدید و تخریب اکوسیستم‌ها دامن می‌زند.
دبیر علمی کنفرانس iMat ۲۰۲۶، افزود: در این میان، مهندسی مواد از طریق توسعه فرآیند‌های هیدرومتالورژی سبز، بیومتالورژی و استفاده از حلال‌های یوتکتیک عمیق (Deep Eutectic Solvents) زیست‌تخریب‌پذیر، امکان استخراج انتخابی و بازیابی با خلوص بالای این فلزات ارزشمند را از زباله‌های الکترونیکی و باتری‌های فرسوده فراهم کرده است. همچنین، پارادایم «طراحی آلیاژ‌ها برای بازیافت‌پذیری» (Design for Recycling) با کاهش تنوع عناصر آلیاژی مزاحم و مدیریت ناخالصی‌ها در مذاب، اجازه می‌دهد تا قراضه‌های فلزی بدون افت خواص مکانیکی و خوردگی، بار‌ها به چرخه تولید بازگردند.
وحدتی، ادامه داد: در کنار این سه محور، ورود هوش مصنوعی، یادگیری ماشین و ترمودینامیک محاسباتی، سرعت کشف و بهینه‌سازی مواد پایدار را چندین برابر کرده است. امروزه به جای روش‌های پرهزینه و زمان‌بر سعی و خطا در آزمایشگاه، غربالگری با توان عملیاتی بالا (High-throughput Screening) به ما امکان می‌دهد تا پایداری فازی، مقاومت به خوردگی و فعالیت کاتالیستی هزاران ترکیب آلیاژی سه‌گانه و چندگانه را پیش از سنتز پیش‌بینی کنیم؛ امری که خود موجب صرفه‌جویی عظیم در مصرف مواد شیمیایی و انرژی در فاز پژوهش می‌شود.
وی، گفت: هدف ما در کمیته علمی این کنفرانس، شکستن مرز‌های سنتی میان گرایش‌های مختلف مهندسی مواد-از متالورژی استخراجی و فیزیکی گرفته تا سرامیک‌ها، خوردگی، الکتروشیمی و نانومواد- و پیوند دادن آنها با نیاز‌های واقعی بخش انرژی و محیط زیست است. مقالات، سخنرانی‌های کلیدی و نشست‌های تخصصی کنفرانس امسال به گونه‌ای برنامه‌ریزی شده‌اند که زنجیره کاملی از «مبانی ترمودینامیکی و سینتیکی در مقیاس اتمی» تا «کاربرد‌های صنعتی و تجاری‌سازی فناوری‌های سبز» را پوشش دهند.
دبیر علمی کنفرانس iMat ۲۰۲۶، از همه اساتید، پژوهشگران، دانشجویان تحصیلات تکمیلی و متخصصان صنعت دعوت کرد تا با ارائه آخرین دستاورد‌های پژوهشی خود و مشارکت فعال در مباحث علمی این رویداد، آنها را در ترسیم نقشه راهی علمی، بومی و همگام با مرز‌های دانش جهانی برای ساختن آینده‌ای سبز و پایدار یاری کنند.
وی، یادآور شد: بی‌تردید، هم‌افزایی علمی شکل‌گرفته در این کنفرانس، گامی بلند در جهت تبدیل چالش‌های زیست‌محیطی امروز به فرصت‌های فناورانه فردا خواهد بود.
پانزدهمین کنفرانس بین‌المللی مهندسی مواد و متالورژی ۱۰ و ۱۱ آذر ۱۴۰۵ در دانشگاه فردوسی مشهد در دانشکده مهندسی برگزار می‌شود.
همه اساتید، پژوهشگران، دانشجویان تحصیلات تکمیلی و متخصصان صنعت می‌توانند برای ارسال مقاله به لینک رسمی کنفرانس به نشانی https://www.imatconf.com/fa/?time=۱۷۹۴۴۲۱۱۴۳ مراجعه و برای ثبت‌نام و ارسال مقاله اقدام کنند.
مهلت ارسال اصل مقاله تا ۲۵ آبان ۱۴۰۵ تعیین شده است.
انتهای پیام/