O esforço para trazer a manufatura de volta aos EUA está se deparando com uma verdade infeliz: os processos para fazer muitos materiais críticos hoje criam subprodutos tóxicos e outros riscos ambientais. Isso é verdade para metais industriais comumente usados, como níquel e titânio, bem como minerais, materiais e revestimentos especiais que vão para baterias, eletrônicos avançados e aplicações de defesa.

Agora, a 6K, fundada pelo ex-cientista pesquisador do MIT Kamal Hadidi, está usando um novo processo de produção para trazer a produção de materiais essenciais de volta à América sem os subprodutos tóxicos.

A empresa está ativamente escalando sua tecnologia de plasma de micro-ondas, que ela chama de UniMelt, para transformar a maneira como minerais críticos são processados, criando novas cadeias de suprimentos domésticas no processo. O UniMelt usa feixes de plasma térmico rigidamente controlado para derreter ou vaporizar materiais precursores em partículas com tamanhos precisos e fases cristalinas.

A tecnologia converte metais, como titânio, níquel e ligas refratárias, em partículas otimizadas para manufatura aditiva para uma gama de aplicações industriais. Ela também está sendo usada para criar materiais de bateria para veículos elétricos, infraestrutura de rede e data centers.

“Os mercados e materiais críticos em que estamos focados são importantes não apenas por razões econômicas, mas também pela segurança nacional dos EUA, porque a maior parte desses materiais é fabricada hoje em países não amigáveis”, diz o CEO da 6K, Saurabh Ullal. “ Agora, o [governo dos EUA] e nossa crescente base de clientes podem alavancar essa tecnologia inventada no MIT para tornar os EUA menos dependentes desses países não amigáveis, garantindo a independência da cadeia de suprimentos agora e no futuro.”

Nomeada em homenagem à temperatura de 6.000 graus de seu plasma, a 6K está atualmente vendendo seus pós metálicos de alto desempenho para fabricantes de peças, bem como empresas de defesa, automotivas, médicas e de petróleo e gás para uso em aplicações de componentes de motores e implantes médicos a foguetes. Para escalar seus negócios de materiais de bateria, a 6K também está construindo uma unidade de produção de 100.000 pés quadrados em Jackson, Tennessee, que começará a ser construída ainda este ano.

Entre 1994 e 2007, Hadidi trabalhou no Plasma Science and Fusion Center (PFSC), onde desenvolveu tecnologias de plasma para uma gama de aplicações, incluindo produção de hidrogênio, reforma de combustível e detecção de toxinas ambientais. Sua primeira empresa foi fundada em 2000 a partir do PFSC para detectar mercúrio em chaminés de usinas de energia a carvão.

“Eu adorava trabalhar no MIT”, diz Hadidi. “É um lugar incrível que realmente desafia você. Só de estar lá é tão estimulante porque todo mundo está tentando criar novas soluções e conectar pontos entre diferentes campos.”

Hadidi também começou a usar plasmas de micro-ondas de alta frequência para criar nanomateriais para uso em aplicações ópticas. Ele não era um especialista em materiais, então ele colaborou com o Professor Eric Jordan, um especialista em síntese de materiais da Universidade de Connecticut, e os pesquisadores começaram a trabalhar à noite e nos fins de semana no PSFC para desenvolver a ideia ainda mais, eventualmente patenteando a tecnologia.

Hadidi fundou oficialmente a empresa como Amastan em 2007, explorando o uso de sua tecnologia de plasma de micro-ondas, mais tarde chamada de UniMelt, para “processo de estado de fusão uniforme”, para fazer uma série de materiais diferentes como parte de uma bolsa do governo que ele e Jordan receberam.

Os pesquisadores logo perceberam que a tecnologia de plasma de micro-ondas tinha várias vantagens sobre as técnicas tradicionais de produção para certos materiais. Por um lado, ela poderia eliminar várias etapas de alta energia dos processos convencionais, reduzindo os tempos de produção de dias para horas em alguns casos. Para baterias e certos minerais críticos, o processo também funciona com matérias-primas recicladas. Amastan foi renomeado 6K em 2019.

No início, Hadidi produziu pós metálicos usados na manufatura aditiva por meio de um processo chamado esferoidização, que resulta em pós densos e esféricos que fluem bem e produzem peças impressas em 3D de alto desempenho.

Após outra bolsa, Hadidi explorou métodos para produzir um tipo de cátodo de bateria feito de lítio, níquel, manganês e cobalto (NMC). O processo padrão para fazer NMCs envolvia síntese química, precipitação, tratamento térmico e muita água. O 6K é capaz de reduzir muitas dessas etapas, acelerando a produção e reduzindo custos, ao mesmo tempo em que é mais sustentável.

“Nossa tecnologia elimina completamente os resíduos tóxicos e recicla todos os subprodutos de volta ao longo do processo para utilizar tudo, incluindo água”, diz Ullal.

Hoje, o braço de manufatura aditiva da 6K opera em uma fábrica na Pensilvânia. Os sistemas de processamento, refino e reciclagem de minerais críticos da empresa podem produzir cerca de 400 toneladas de material por ano e podem ser usados para fazer mais de uma dúzia de tipos de pós metálicos. A empresa também tem um centro de baterias de 33.000 pés quadrados em North Andover, Massachusetts, onde produz materiais de cátodo de bateria para seus clientes de armazenamento de energia e mobilidade.

A instalação do Tennessee será usada para produzir materiais de cátodo de bateria e representa um grande passo à frente na produtividade. A empresa diz que será capaz de produzir 13.000 toneladas de material anualmente quando a construção for concluída no ano que vem.

“Fico feliz se o que comecei traz algo positivo para a sociedade, e sou extremamente grato a todas as pessoas que me ajudaram”, diz Hadidi, que deixou a empresa em 2019. “Sou um empreendedor de coração. Gosto de fazer coisas. Mas isso não significa que sempre tenho sucesso. É pessoalmente muito gratificante ver isso causar impacto.”

A equipe 6K diz que sua tecnologia também pode criar uma variedade de cerâmicas especiais, revestimentos avançados e materiais nanoengenheirados. Eles dizem que ela também pode ser usada para eliminar PFAS, ou “produtos químicos para sempre”, embora esse trabalho esteja em um estágio inicial.

A empresa recebeu recentemente uma bolsa para demonstrar um processo de reciclagem de materiais críticos de depósitos militares para produzir produtos aeroespaciais e de defesa, criando um novo fluxo de valor para esses materiais que, de outra forma, se deteriorariam ou iriam para aterros sanitários. Esse trabalho é consistente com o lema da empresa, “Não tiramos nada do solo e não colocamos nada no solo”.

A divisão de aditivos da empresa recebeu recentemente uma doação de US$ 23,4 do Defense Production Act “que nos permitirá dobrar a capacidade de processamento nos próximos três anos”, diz Ullal. “O próximo passo é dimensionar a produção de materiais de bateria para dezenas de milhares de toneladas por ano. Neste ponto, é uma ampliação de processos conhecidos, e só precisamos executar. A ideia de criar uma economia circular é próxima e querida para nós porque é assim que construímos esta empresa e é assim que geramos valor: abordando nossas preocupações com a segurança nacional dos EUA e protegendo o planeta também.”