Mytilineos-σκάνδιο: Ένας θησαυρός δισεκατομμυρίων στα κατάλοιπα βωξίτη- Τα σχέδια και οι απίστευτες προοπτικές

Ε.Μυτιληναίος

Μια επανάσταση στο χώρο της μεταλλουργίας στοχεύει να φέρει η Mytilineos , επενδύοντας στην έρευνα και τεχνολογία για την παραγωγή σκανδίου, μιας σπάνιας γαίας, υπερπολύτιμης στην παραγωγή του βιώσιμου αλουμινίου.

Με πάνω από 750 εκ. τόνους καταλοίπων βωξίτη μεγάλης περιεκτικότητας σε σκάνδιο το χρόνο, η Mytilineos μπορεί να αναδειχθεί ως ένα βασικός παραγωγός σκανδίου σε διεθνή κλίμακα και να πρωταγωνιστήσει σε μια νέα αγορά που σήμερα είναι στα σπάργανα.

Μαζί με την εταιρεία και η  Ελλάδα θα μπορούσε να αναδειχθεί σε βασική πηγή σκανδίου παγκοσμίως, ενισχύοντας τις εξαγωγές, τα κρατικά έσοδα και την οικονομική ανάπτυξη. Αξιζει να σημειωθεί ότι η παραγωγή του σκανδίου παγκοσμίως φτάνει μόλις τους 12 με 14 τόνους το χρόνο και στην καθαρή του μορφή, ως μέταλλο, η τιμή του στα 200 δολ/γραμμάριο, ή 4 φορές στην τιμή του χρυσού.

Η δυνατότητα παραγωγής της Mytilineos  από τα κατάλοιπα βωξίτη, αν ολοκληρωθεί με επιτυχία το ερευνητικό έργο, θα μπορεί να είναι..75.000 τόνοι σκανδίου το χρόνο. Σημειώνεται ότι λόγω της μεγάλης ζήτησης για σκάνδιο σε όλο τον κόσμο αυτή την εποχή από τον Καναδά και την Αμερική μέχρι την Αυστραλία και την Ευρώπη ετοιμάζονται πολλές επενδύσεις σε νέες μονάδες παραγωγής σκανδίου που σύντομα θα εκτινάξουν την παγκόσμια παραγωγή σκανδίου από μερικούς τονους σε δεκάδες χιλιάδες τόνους το χρόνο.

Με έμφαση στην έρευνα, η καινοτομία γίνεται το μυστικό όπλο της Mytilineos, και αποτελεί παράδειγμα πώς κάνοντας πράξη  τις αρχές της βιώσιμης ανάπτυξης, αξιοποιώντας τα κριτήρια ESG και την κυκλική οικονομία στη στρατηγική της οδηγείται στην παραγωγή νέων  βιώσιμων προϊόντων.

Έχοντας ήδη πετύχει το 10% των καταλοίπων βωξίτη να χρησιμοποιηθεί στην παραγωγή τσιμέντου, επενδύει στην έρευνα με διάφορα προγράμματα για να αναπτύξει  νέες διαδικασίες για την βιώσιμη χρήση του, στο πλαίσιο δράσεων για την κυκλική οικονομία. Χάρη στην επένδυση στην έρευνα,  τα κατάλοιπα βωξίτη, που  διαφορετικά θα ήταν απόβλητα γίνονται πηγή αξίας.

Λειτουργεί η πιλοτική μονάδα παραγωγής σκανδίου

Η πιλοτική μονάδα παραγωγής σκανδίου από κατάλοιπα βωξίτη, λειτουργεί εδώ και ένα χρόνο στο Αλουμίνιο της Ελλάδος στον Άγιο Νικόλαο εφαρμόζοντας τη μέθοδο που αναπτύθηκε απο ερευνητικό πρόγραμμα Scale,  και πλέον το στοίχημα είναι η παραγωγή μεγάλης κλίμακας. Τα ετήσια κατάλοιπα βωξίτη της Mytilineos είναι πάνω από 750 εκ. τόνοι και θα μπορούσαν να δώσουν 75.000 τόνους σκάνδιο αν φυσικά ολοκληρωθεί με επιτυχία το ερευνητικό πρόγραμμα για την παραγωγή μεγάλης κλίμακας.

Ήδη η πιλοτική μονάδα κατάφερε να παράξει το 2020, 14 κυβικά μέτρα διαλύματος σκανδίου από 10 τόνους καταλοίπων βωξίτη, απο το οποίο παράγεται συμπύκνωμα σκανδίου με βάρος στο 25%. Η διαδικασία οδήγησε στην αύξηση της συγκέντρωσης σκανδίου από τα κατάλοιπα βωξίτη κατά 2.500 φορές.

Για πρώτη φορά στην Ευρώπη η Mytilineos μπόρεσε να επαληθεύσει σε βιομηχανικό περιβάλλον, τις τεχνολογίες που έχουν αναπτυχθεί στο πλαίσιο του Scale και έτσι να αξιολογήσει τους σχετικους κινδύνους πριν εφαρμοστεί σε μεγαλύτερη κλίμακα. Η πιλοτική μονάδα δημουργήθηκε για να πιστοποιήσει τη δυνατότητα εξαγωγής σκανδίου απο κατάλοιπα βωξίτη.

Είναι μια πλήρως εξοπλισμένη υδρομεταλλουργική μονάδα με αντιδραστήρια, φιλτροπρέσσες και βοηθητικά συστήματα ώστε να εκτελούνται τεχνικές εκχύλισης, διαχωρισμού στερεού υγρού και εξευγενισμού με ανταλλαγή ιόντων. Εκεί τα υγρά βωξίτη αναμειγνύονται με υγρά αντιδραστήρια, επιτυγχάνοντας την εκλεκτική διάλυση σκανδίου στο διάλυμα. Το διάλυμα μετά υφίσταται περαιτέρω επεξεργασία με ρητίνες ιοντοεναλλαγής, παράγοντας ένα στερεό συμπύκνωμα εμπλουτισμένο σε σκάνδιο.

Εφαρμογές του σκανδίου

Το κράμα Al20Li20Mg10Sc20Ti30 είναι τόσο ισχυρό όσο το τιτάνιο, ελαφρύ ως αλουμίνιο και σκληρό ως κεραμικό. Ο τομέας μεταλλουργίας της Mytilineos πρωτοπορεί στην ανάπτυξη νέων τεχνολογιών αιχμής και η μονάδα παραγωγής σκανδίου, προσφέρει στην εταιρεία μια καινοτόμα λύση για την παραγωγή βιώσιμου αλουμινίου.

Η κύρια εφαρμογή του σκανδίου είναι στα κράματα με αλουμίνιο με τα οποία το αλουμίνιο αποκτά νέες σημαντικές ιδιότητες όπως να γίνεται πιο ελαφρύ και πιο ανθεκτικό, ιδιαίτερα σημαντικές την εποχή της εξοικονόμησης ενέργειας στις μεταφορές (χρήση σε αυτοκινητα, αεροπλάνα) και της ενεργειακής μετάβασης.

Το υπερπολύτιμο σκάνδιο είναι απαραίτητο για πολλές και κρίσιμες τεχνολογίες:

Μονάδες παραγωγής ρεύματος τελευταίας τεχνολογίας και ανώτερης απόδοσης.

Υπερ-αποδοτικά λέιζερ.

Εξαιρετικά ανθεκτικά & ελαφρά κράματα αλουμινίου για εφαρμογές αεροδιαστημικής.

Το σκάνδιο έχει κάποιες εντυπωσιακές ιδιότητες που το κάνουν περιζήτητο για πολλές από τις εφαρμογές νέας τεχνολογίας. όπως σε μονάδες παραγωγής ρεύματος τελευταίας τεχνολογίας και λαμπτήρες αλογόνου.

Το σκάνδιο στη διεθνή αγορά

Το σκάνδιο δεν χρησιμοποιείται ακόμη ευρέως λόγω της περιορισμένης προσφοράς  που το κάνει τόσο ακριβό, αφού η αλυσίδα εφοδιασμού σκανδίου και ο κλάδος δεν έχει ακόμη αναπτυχθεί. Σύμφωνα με τις προβλέψεις του Bloomberg η ζήτηση προβλέπεται να ανέλθει στους 1.800 τόνους ετησίως έως το 2035  η οποία θα προέλθει  από την αύξηση ζήτησης για ηλεκτρικά οχήματα.

Το σκάνδιο συγκαταλέγεται στις Σπάνιες Γαίες και συμπεριλαμβάνεται στην λίστα με τις κρίσιμες πρώτες ύλες της Ευρωπαϊκής Ένωσης. Ο ελληνικός Βωξίτης που επεξεργάζεται η MYTILINEOS είναι αναλογικά «πλούσιος» σε σκάνδιο, παράγοντας αντίστοιχα «πλούσια» σε σκάνδιο κατάλοιπα βωξίτη.

Το σκάνδιο και το πρόγραμμα Scale

Το Scale χρηματοδοτείται από το προγραμμα έρευνας και τεχνολογίας Horizon 2020 της Ευρωπαϊκής Ένωσης με επιδοτηση 7 εκατ. ευρώ. Απο το 2016 που ξεκίνησε το πρόγραμμα μέχρι σήμερα, έχουν δημιουργηθεί καινοτόμες διαδικασίες και μια ολοκληρωμένη πιλοτική μονάδα, για την οικονομική κια βιώσιμη εξαγωγή σκανδίου, από αραιά μέσα που περιέχουν λιγότερο απο 100 mg σκανδίου ανά κιλό, με τέτοιο τροπο ώστε να μπορεί να αναβαθμιστεί σε καθαρά οξείδια μέταλλα και κράμματα με χαμηλό κόστος ενέργειας και πρώτων υλών.

Η Mytilineos συμμετέχει ως συντονιστής στο έργο Scale της Ευρωπαϊκής Ένωσης, ένα πρόγραμμα έρευνας και ανάπτυξης που στοχεύει στην ανάπτυξη μιας καινοτόμου εφοδιαστικής αλυσίδας σκανδίου αξιοποιώντας κατάλοιπα βωξίτη.

To σκάνδιο είναι ένα αργυρόλευκο μεταλλικό στοιχείο, σπάνιο και ιδιαίτερα πολύτιμο. Τα κατάλοιπα βωξίτη είναι ένα παραπροϊόν της παραγωγής αλουμίνας και περιέχουν 100- 150 γραμμάρια σκανδίου ανά τόνο και αποτελούν μια από τις πιο υποσχόμενες πηγές για την παραγωγή σκανδίου στο μέλλον.

Τα κατάλοιπα βωξίτη κατηγοριοποιούνται ως απόβλητο και η Mytilineos επιχειρεί να καινοτομήσει αλλάζοντας αυτό το δεδομένο με το να γίνει η πρώτη που θα μετατρέψει τα κατάλοιπα σε στέρεο υλικό το οποίο θα μπορεί να επεναχρησιμοποιηθεί.

Κατά την παραγωγή αλουμίνας στο Αλουμίνιο Ελλάδος παράγονται καθημερινά 2.000 τονοι καταλοίπων βωξίτη με υψηλή περιεκτικότητα σε σκάνδιο.

Αυτός είναι ένας από τους βασικούς λόγους που η εταιρεία συντονίζει το ευρωπαϊκό προγραμμα Scale που χρηματοδοτείται από την Ευρωπαϊκή Κοινότητα. Η εταιρεία ήταν μάλιστα ο εμπνευστής του συγκεκριμένου project στο οποίο συμμετέχουν 17 εταιρείες από 8 χώρες, που έχουν ενώσει τις δυνάμεις τους με όραμα την παραγωγή χημικών ενώσεων σκανδίου και κραμμάτων σκανδίου-αλουμινίου από ευρωπαϊκά μεταλλουργικά παραπροϊόντα (όπως κατάλοιπα βωξίτη).

Η συμμετεχοή της Mytilineos στο Scale ενισχύει περαιτέρω τη στρατηγική βιωσιμότητας της εταιρείας και τέτοια ερευνητικά έργα αποδεικνύουν πως και η καινοτόμος μεταλλουργία μπορεί να μετατρέψει τα βιομηχανικά απόβλητα σε μια πολύτιμη πηγή για τη βιώσιμη ανάπτυξη του αύριο.

Το σκάνδιο

Το σκάνδιο είναι χημικό στοιχείο με σύμβολο Sc και ατομικό αριθμό 21. Είναι ένα αργυρόλευκο μέταλλο, το οποίο ιστορικά κατατάχθηκε μερικές φορές στις σπάνιες γαίες μαζί με το ύττριο και τις λανθανίδες. Το 1879 ο Λαρς Φρέντρικ Νίλσον (Lars Fredrik Nilson) και η ομάδα του, ανακάλυψαν το νέο (τότε) χημικό στοιχείο με φασματοσκοπική ανάλυση, σε μεταλλεύματα ευξενίτη και γαδολινίτη από τη Σκανδιναβία, εξ ου και η ονομασία του.

Το σκάνδιο βρίσκεται στα περισσότερα κοιτάσματα σπάνιων γαιών και ουρανίου, αλλά εξάγεται από αυτά μόνο σε λίγα ορυχεία παγκοσμίως. Χάρη στη μικρή του διαθεσιμότητα και τις δυσκολίες της απομόνωσης μεταλλικού σκανδίου, κάτι που έγινε εφικτό το 1937, χρειάστηκε να φθάσει η δεκαετία του 1970 πριν ανακαλυφθούν οι πρώτες εφαρμογές του. Τότε ανακαλύφθηκαν τα θετικά αποτελέσματα από τη δημιουργία κραμάτων του με αλουμίνιο που αποτελούν την κύρια πρακτική εφαρμογή του σκανδίου.

Που παράγεται μέχρι σήμερα

Το 2003 μόνο τρία ορυχεία παρήγαγαν σκάνδιο:

Το ορυχείο ουρανίου και σιδήρου στο Ζόβτι Βόντυ της Ουκρανίας.

Το ορυχείο σπανίων γαιών στο Μπαϋάν Όμπο της Κίνας.

Το ορυχείο απατίτη στη χερσόνησο Κόλα της Ρωσίας.

Το Ζόβτι Βόντι στην Ουκρανία ήταν το κύριο ορυχείο παραγωγής του σκανδίου, όπου υπήρχαν περίπου 7,5 εκατομμύρια τόνοι μεταλλεύματος την προηγούμενη δεκαετία. Στην πρώην Σοβιετική Ενωση ανακάλυψαν τις ιδιότητές του σε σχέση με το αλουμίνιο. Δημιουργώντας ένα κράμα αλουμινίου-σκανδίου κατάφεραν να έχουν στη διάθεσή τους ένα υλικό πολύ ελαφρύ αλλά εξαιρετικά ανθεκτικό και με τη δυνατότητα να κάνουν κολλήσεις σε υψηλότερες θερμοκρασίες από ό,τι αντέχει το αλουμίνιο μόνο του.

Το σκάνδιο, αν και μπαίνει σε μια αναλογία μόλις 0,6%, βελτιώνει τη συμπεριφορά των μεταλλικών κόκκων κάνοντάς τους πιο μικρούς και πιο συμπαγείς, ανεβάζει το σημείο τήξης σε σχέση με αυτό του αλουμινίου κατά περίπου 800 βαθμούς Κελσίου, αλλά και την αντοχή του υλικού, ενώ όπου χρειάζονται κολλήσεις μειώνονται αισθητά οι ρωγμές στα σημεία των κολλήσεων.

Εξαιτίας αυτής της συμπεριφοράς και της εύκολης σχετικά πρόσβασης σε σκάνδιο που εξορυσσόταν στα εδάφη της Ουκρανίας και της Ρωσίας, κράματα αλουμινίου-σκανδίου χρησιμοποιήθηκαν για πολλά μεταλλικά τμήματα στα αεροπλάνα MiG της ρωσικής αεροπορίας. Αυτό ξεκίνησε τη δεκαετία του ’60 με το MiG-25 και συνεχίστηκε με τα MiG-29 και MiG-31.

Πηγή