Neodim i drugi elementi retkih zemalja omogućavaju motore velike snage i velike gustine obrtnog momenta. Srećom, ovi vitalni sastojci nisu tako rijetki kao što bi njihova imena mogla sugerirati. Kako bi zadovoljili sve veću potražnju u budućnosti, naučnici su započeli istraživanje novih metoda recikliranja.
Sve dok je riječ o električnim vozilima, uskoro će se pojaviti ključna riječ "rijetka zemlja". Za hemičare, "rijetka zemlja" znači jedan od 17 "rijetkih zemnih metala" u periodnom sistemu, kao što su lantan, prazeodim, neodim, terbijum, disprozijum i lutecij. Neki od njih igraju važnu ulogu u motorima i baterijama električnih vozila. Na primjer, u magnetima vučnih motora, osim željeza, sadrži i oko 30 posto rijetkih zemnih metala. Rijetki zemni metali ovdje su uglavnom neodimijum, ali i disprozijum i terbijum. Njihova prednost: čak i magneti izuzetno malih dimenzija mogu generirati snažna magnetna polja, koja su vrlo korisna za sisteme električnih pogona.
"Zahvaljujući rijetkim zemnim metalima u magnetima, sinhroni motori s trajnim magnetima mogu postići ekstremno veliku snagu i gustinu obrtnog momenta, čime se povećava efikasnost cijelog pogonskog sistema." Raphael Piotuch, projektni inženjer za električne motore u Porsche Engineeringu Dr. Rafal Piotuch (Dr. Rafal Piotuch) je objasnio: "Drugi magnetni materijali, kao što je ferit, ne zahtijevaju upotrebu rijetkih zemalja, ali će dovesti do nedostatka težine i prostor za ugradnju u motor." Neka električna vozila koriste asinhrone motore za zamjenu sinkronog motora s permanentnim magnetom. Međutim, ni jedan ni drugi ne mogu postići visoku gustoću snage i performanse motora koristeći magnete od rijetkih metala. Iz tog razloga, posebno u sportskim automobilima, neodimijum, disprozijum i terbijum verovatno neće biti zamenjeni tako brzo.
Ostaje pitanje: da li su retke zemlje zaista retke? Ne, nisu rijetke, a neke rijetke zemlje su čak i više od olova na Zemlji; u 2021. godini, skoro 280,000 tona oksida rijetkih zemalja proizvedeno je u svijetu. „Međutim, rudarenje rijetkih zemalja je vrlo radno intenzivno,“ objašnjava Matthias Böger, projektni inženjer specijaliziran za računanje elektromotora u Porsche Engineeringu. "Rijetke zemlje se izvlače iz ruda u složenom procesu. Oksidi rijetkih zemalja se odvajaju od rude, koja se zatim pretvara u čiste metale."
Nadalje: distribucija mineralnih nalazišta u svijetu nije ujednačena, a nekoliko zemalja ovladalo je velikim dijelom mineralnih nalazišta. Buduća tržišna potražnja za rijetkim zemljama može se naglo povećati. Procjenjuje se da će se do 2040. globalna potražnja samo za vučnim motorima povećati na 20 puta u odnosu na potražnju iz 2018. godine. Osim toga, ove sirovine su potrebne i vjetroelektranama, a očekuje se povećanje potražnje u ovoj oblasti za 4 puta u istom periodu. Kako bi se osigurala dugoročna stabilna opskrba, trenutno su u tijeku intenzivna istraživanja o metodama recikliranja neodimija i drugih rijetkih zemalja.
Informacije o autorskim pravima
Originalni članak je prvobitno objavljen u broju 1 2023 časopisa Porsche Engineering "Porsche Engineering"
Tekst: Christian Buck
Foto: Oriana Fenwick
Autorska prava: Sve slike, video i audio fajlovi objavljeni u ovom članku podležu autorskim pravima. Reprodukcija u cjelini ili djelomično nije dozvoljena bez pismene saglasnosti dr. Ing. hc F. Porsche AG. Za dodatne informacije kontaktirajte newsroom@porsche.com.
