Une nouvelle analyse technico-économique, par une équipe dirigée par un chercheur de WMG à l'Université de Warwick, montre que l'industrie de la céramique à forte intensité énergétique gagnerait à la fois des avantages financiers et environnementaux si elle s'efforçait de libérer le processus de frittage à froid de la languissement dans les laboratoires à une utilisation réelle dans la fabrication de tout, de la haute technologie à la céramique domestique.

La nouvelle recherche vient d'être publiée dans le Journal of the European Ceramic Society dans un article intitulé "Decarbonising ceramic manufacturing:A techno-economic analysis of energy efficient sintering technologies in thefunctional materials sector".

Le procédé de frittage à froid (CSP) combine chaleur, pression et l'utilisation de l'eau pour réduire considérablement la consommation d'énergie car elle abaisse les températures requises pour produire des céramiques à environ 300 degrés centigrades. C'est beaucoup moins que d'autres procédés tels que :le frittage conventionnel, Frittage laser, Frittage à cuisson rapide, Frittage en phase liquide, et le frittage flash qui nécessitent beaucoup plus d'énergie et doivent atteindre des températures allant de 1400 à 3000 degrés centigrades selon le procédé et les matériaux considérés.

Cependant, la petite échelle des CSP en laboratoire (créant généralement cinq grammes de céramique à la fois dans des conditions de laboratoire) a signifié que les fabricants ont choisi de continuer à s'appuyer sur d'autres méthodes à température nettement plus élevée qui peuvent soit produire déjà de plus grandes quantités, soit fabriquer rapidement une série de céramiques de haute technologie à petite échelle. L'équipe dirigée par l'Université de Warwick pensait que les fabricants n'avaient pas développé une compréhension complète des avantages financiers et environnementaux potentiels de l'utilisation du CSP dans la fabrication, d'autant plus que les coûts de démarrage du CSP sont bien inférieurs à ceux des autres processus.

Les chercheurs ont étudié des scénarios de traitement de trois oxydes fonctionnels distincts utilisés pour produire des céramiques :ZnO, PZT et BaTiO3. Ils ont comparé le frittage à froid (CSP) avec une gamme d'autres techniques de frittage et ont examiné son retour sur investissement. Ils ont constaté que dans les trois cas, même après 15 ans d'utilisation, les faibles coûts d'installation du CSP en ont fait l'option de frittage la plus économiquement intéressante, avec des coûts d'investissement inférieurs et le meilleur retour sur investissement ainsi que des économies d'énergie et d'émissions considérables.

Les chercheurs reconnaissent que la transition du laboratoire à l'industrie du CSP nécessitera des installations et des instruments extrêmement différents ainsi qu'une validation pertinente des propriétés/performances pour réaliser son plein potentiel, mais les avantages potentiels de le faire sont importants .

Le chercheur principal sur l'article, le Dr Taofeeq Ibn-Mohammed de WMG à l'Université de Warwick a déclaré :

« Le coût croissant de l'énergie et les préoccupations concernant l'impact environnemental des processus de fabrication ont rendu nécessaire une fabrication plus efficace et durable. L'industrie de la céramique est un secteur industriel à forte intensité énergétique et, par conséquent, le potentiel d'amélioration de l'efficacité énergétique est énorme »

"Notre recherche est la première analyse technico-économique complète d'un certain nombre de techniques de frittage, en les comparant avec le procédé de frittage à froid (CSP) récemment développé. Nous constatons qu'il y a des avantages financiers et environnementaux clairs si l'industrie de la céramique devait retirer le processus de frittage à froid des laboratoires et le transformer en fabrication commerciale. »