Guardare oltre il cobalto

Un gruppo di ricerca Sandvik ha ricevuto un finanziamento per studiare la possibilità di sostituire il cobalto nelle punte da roccia dell'azienda.

Sandvik investe molto nell'innovazione: circa 2.600 dei 39.000 dipendenti dell'azienda svolgono attività di ricerca in circa 50 centri di R&S in tutto il mondo. Due di questi ricercatori sono Ida Borgh, specialista dei materiali, e Susanne Norgren, esperta del Gruppo Sandvik. Per anni, insieme ad altri operatori del settore, hanno cercato di trovare una soluzione per sostituire o ridurre l'uso del cobalto nelle punte da roccia dell'azienda.

Una punta da roccia è disponibile in varie dimensioni, e un modello più piccolo assomiglia a una corona dotata di una mezza dozzina di inserti sferici. Dal 1945 Sandvik produce inserti in carburo cementato per la perforazione delle rocce, in cui il duro carburo di tungsteno viene mescolato con il cobalto, che agisce come una colla legante, creando un composito estremamente duro che può perforare la roccia a una velocità impressionante.

"Volevamo fare una ricerca per capire se fosse possibile ottenere prestazioni simili sostituendo il cobalto con un acciaio ad alta resistenza", spiega Borgh. All'inizio del 2022 è stato pubblicato un bando per progetti di ricerca sui metalli sostenibili. Questo rifletteva il passaggio dell'industria automobilistica alle auto elettriche e il conseguente aumento dell'offerta mondiale di cobalto, utilizzato nelle batterie delle auto e in altre applicazioni. I tempi erano maturi per richiedere un finanziamento.

Susanne Norgren

L'agenzia svedese per l'innovazione, VINNOVA, ha approvato un progetto di ricerca da 7 milioni di corone svedesi per tre anni in collaborazione con il KTH Royal Institute of Technology e Boliden Minerals, la multinazionale svedese dell'estrazione e dei metalli.

"Siamo molto orgogliosi di aver ricevuto il finanziamento e di collaborare con il KTH, il che significa che possiamo accelerare il nostro sviluppo con l'aiuto dell'accademia e dei loro metodi di modellazione recentemente sviluppati", afferma Norgren. "Inoltre, avere il cliente finale, Boliden, a bordo del progetto è di estrema importanza quando si tratta di progettare ulteriormente il materiale".

Il KTH sarà responsabile della modellazione dei materiali in base ai requisiti Sandvik, utilizzando un metodo di nuova concezione in grado di ottimizzare nuovi tipi di acciaio ad alta resistenza, potenzialmente utilizzabili come fase legante nei carburi cementati.

Ida Borgh

il metodo è unico e all'avanguardia", afferma Borgh, "e, unito alla conoscenza dei materiali e delle applicazioni dei partner industriali, costituisce una forte partnership". Sandvik Mining and Rock Solutions produrrà nuovi gradi di carburo cementato sulla base dei suggerimenti della modellazione dei materiali. Testiamo e analizziamo i nuovi materiali nel nostro laboratorio, progettato per le applicazioni di perforazione della roccia. Le punte saranno testate anche in una delle miniere di Boliden. Questo significa che il progetto copre l'intera catena del valore".

Importante per la sostenibilità

Il progetto ha ricevuto un forte sostegno all'interno dell'organizzazione. La responsabile R&S per i carburi cementati, Annika Kaar, sottolinea che si tratta di un'area importante per il lavoro di sostenibilità dell'azienda: "Sandvik ha già ridotto la sua domanda di cobalto riciclando le punte da trapano usate", afferma, "se questo progetto di ricerca avrà successo, aprirà la strada a future punte da trapano senza cobalto. Ciò avrà un impatto positivo dal punto di vista della sostenibilità e ridurrà la vulnerabilità della catena di approvvigionamento".

I ricercatori sono ottimisti, nonostante l'immensa sfida. Un acciaio ad alta resistenza potrebbe diventare la base per sostituire il cobalto. "Vogliamo usare un effetto speciale per aumentare le prestazioni dell'acciaio", dice Borgh. "È estremamente difficile. Nessuno ha mai fatto nulla di simile prima d'ora".

Annika Kaar

Il progetto è iniziato nell'ottobre 2022. "Faremo dei test sul campo nel 2025", dice Kaar. "È emozionante e siamo ansiosi di procedere. Amiamo l'innovazione".