Magneti, Magneti industriali, Curiozitati despre magneti, Inovatii magnetice, Electromagneti, Articole, Magneti neodim

Magneti neodim: Cum pot fi acestia reciclati si folositi in eoliene?

Turbine eoliene dispuse langa litoral
05
sept.

Magneti neodim: Cum pot fi acestia reciclati si folositi in eoliene?

Oamenii de stiinta au cateva idei interesante

Majoritatea turbinelor eoliene functioneaza cu ajutorul magnetilor neodim sau a altor elemente minerale rare. Un nou program al Departamentului de Energie SUA isi propune sa tina aceste valoroase elemente minerale departe de gropile de gunoi.

Cererea pentru “pamanturi-rare” este foarte ridicata, iar acestea nu reprezinta o resursa abundenta. Iata cateva exemple de elemente minerale folosite in turbinele eoliene:

  • Neodim – (neodymium, simbol: Nd)

Neodimul este un element chimic din grupul lantanidelor. Acesta ocupa pozitia 60 in tabelul periodic al elementelor.

Utilizare: Mineralul neodim este folosit in magnetii permanenti in aliajul neodim-fier-bor (NdFeB). Magnetii neodim sunt esentiali in componenta turbinelor eoliene, deoarece poseda o putere magnetica ridicata si rezistenta crescuta la temperaturi inalte. Sa nu uitam ca magnetii neodim pot rezista chiar si la temperaturi de aproximativ 150°C. Procesul de fabricare a unui magnet neodim este fascinant, fa click aici daca doresti sa il descoperi pas cu pas.

  • Disprosiu – (simbol: Dy)

Disprosiul este un alt element chimic din grupul pamanturilor-rare. Acestuia ii este corespunzator numarul atomic 66.

Utilizare: Industria energiei eoliene foloseste disprosiu alaturi de magneti neodim. Acesta imbunatateste rezistenta magnetilor neodim la temperaturi rdicate si demagnetizare. Prin urmare este crescuta eficienta si durata de viata a generatoarelor de curent electric din interiorul turbinelor eoliene.

  • Ceriu  – (Ce)

Ceriul este un element chimic ce ocupa pozitia 58 in tabelul periodic. Acesta este utilizat in diverse aliaje, combinat cu diferite metale cum ar fi cuprul (Cu), zincul (Zn) sau chiar fierul (Fe).

Similar cu disprosiul, ceriul este folosit pentru a imbunatati durabilitatea materialelor aflate in componenta turbinelor eoliene.

Iata un magnet neodim in forma sa clasica.
Magnetii neodim prezinta o forta de atractie impresionanta, raportat la dimensiunilor lor reduse.

Iata cum magnetii neodim sunt folositi in turbine eoliene

In fiecare an in Statele Unite ale Americii, turbine eoliene ce produc sute de mii de megawati primesc un facelift. Aceste turbine imbatranite dupa perioade de 5-10-20 de ani au rotoarele schimbate, palele inlocuite si componente cheie, cum ar fi generatorul, modernizate. Astfel capacitatea eolienelor de a produce electricitate cu ajutorul vantului este mentinuta sau chiar imbunatatita. Acest proces este cunoscut sub numele de „repowering”. Printre componentele care sunt uneori inlocuite se numara magnetii fabricati din minerale rare. Asa cum am mentionat mai sus, printre aceste “pamanturi-rare” se numara elemente cum ar fi: neodimul si disprosiul. De asemenea, aceste elemente joaca roluri esentiale in interiorul smartphone-urilor, laptopurilor si motoarelor folosite in industria masinilor electrice.

In prezent majoritatea acestor magneti ajung in gropile de gunoi, din pacate. Se estimeaza ca mai putin de 1% din “pamanturile-rare” sunt reciclate la nivel global atat din turbine eoliene invechite, hard disk-uri nefunctionale sau orice altceva. Gama larga de aplicatii pentru aceste mineralele deschide drumul catre o multime de posibilitati de a fi reutilizate.

De ce a fost luata aceasta initiativa?

Guvernul SUA se teme de o viitoare criza a aprovizionarii cu minerale rare. Aceasta ar putea incetini industria energetica. In ianuarie, Departamentul Energiei, sau DOE, a anuntat 20 de castigatori ai primei faze a „Premiul pentru reciclarea materialelor turbinelor eoliene” in valoare de 5,1 milioane de dolari. Finantata de legea infrastructurii bipartizana din 2021, aceasta competitie urmareste sa dezvolte „o industrie de reciclare rentabila si durabila” pentru componentele turbinelor eoliene. In prezent aceste componente nu sunt reciclate la nivel industrial. Se doreste recilarea inclusiv a palelor turbinelor eoliene si a magnetilor neodim supradimensionati din interiorul unor generatoare.

Fiecare dintre grupurile castigatoare primeste un premiu in bani de 75.000 USD pentru a ajuta la promovarea ideii sale de reciclare. Daca rezultatele initiale ale unei echipe sunt promitatoare, aceasta poate castiga inca o jumatate de milion de dolari in numerar. Pe langa acest premiu consistent se adauga si un voucher de 100.000 de dolari pentru asistenta tehnica de la un laborator national DOE.

Scopul final, a spus Tyler Christoffel, manager in biroul de tehnologii pentru energie eoliana al DOE, este acela de a aduce ideile promitatoare de reciclare mai aproape de comercializare. Aceasta comercializare s-ar face „pe o perioada de timp care ar avea impact asupra implementarii energiei curate si a obiectivelor noastre de decarbonizare”.

Energie eoliana cu ajutorul magnetilor neodim
Energia eoliana este o energie curata si regenerabila dar este intermitenta, avand variatii in timpul zilei si al anotimpului. Turbinele eoliene functioneaza cam 60% din an in regiunile cu vant. Prin comparatie, uzinele de carbune functioneaza la circa 75-85% din intreaga capacitate.

 

Magnetii neodim sunt cei mai puternici magneti gasiti pe piata in prezent

Magnetii fabricati din minerale rare sunt cei mai puternici magneti comerciali care exista astazi. Au o varietate de utilizari, inclusiv in motoare pentru vehicule electrice si mai multe tipuri de generatoare de turbine eoliene si motoare electrice. In ciuda importantei lor pentru energia verde, exploatarea si rafinarea acestor elemente este extrem de poluanta. Volume mari de pamant trebuie mutate pentru a exploata aceste metale.

De asemenea, sa nu uitam de partea de prelucrare dupa exploatare. Sunt necesare substante chimice dure pentru a le concentra si separa. Impactul asupra mediului, impreuna cu cresterea cererii globale pentru aceste minerale, sugereaza ca ar trebui sa facem tot posibilul pentru a recicla “pamanturile-rare” din tehnologia veche. Astfel incat sa poata fi utilizate cat mai eficient.

Vrei sa descoperi mai multe lucruri despre proprietatile magnetilor neodim? Supermagneti.ro are solutia ideala pentru tine, fa click aici si descopera caracteristicile uimitoare ale magnetilor neodim, cei mai puternici magneti gasiti pe piata in prezent!

Dar reciclarea magnetilor nu are loc

„In momentul de fata, dupa intelegerea noastra, niciun astfel de element nu este reciclat”, a spus Christoffel lui Grist, invocand ineficienta tehnologiei de reciclare a acestor elemente. Pe masura ce SUA continua sa-si extinda parcurile eoliene terestre si sa se deplaseze in larg, situatia devine tot mai delicata. Lipsa optiunilor de reciclare a magnetilor va deveni „o problema mult mai presanta”, a spus el.
DOE spera sa treaca peste aceste probleme cu ajutorul concursului sau pentru reciclare.

Cum se desfasoara concursul de recilare?

Din cele 20 de echipe care au castigat transa, patru se concentreaza in mod explicit pe reciclarea magnetilor. Christoffel a spus ca aceste echipe au fost alese pentru ca solutiile lor de reciclare pareau noi si promitatoare si pentru ca au demonstrat ca sunt „capabile sa avanseze tehnologiile spre comercializare”. In plus, majoritatea acestor grupuri au propus alternative mai curate si mai putin consumatoare de energie fata de abordarile traditionale de reciclare a metalelor.
„Ceea ce urmareste cu adevarat acest concurs este sa avanseze unele dintre aceste tehnologii de reciclare care pot oferi o cale spre emisii mai scazute si o utilizare mai redusa a resurselor”, a spus Christoffel.

Iata diferite abordari de a recila neodim si alte minerale rare:

Recilarea magnetilor prin intermediul energiei termice

Resturile de magneti sunt plasate intr-un cuptor la temperaturi ridicate si expuse la hidrogen gazos pentru a extrage metalele. Daca deseurile au devenit puternic corodate sau oxidate, poate fi necesara o etapa suplimentara, cu emisii intensive, numita electroliza, pentru a converti aceste elemente inapoi intr-o forma metalica. O echipa premiata de prima faza de la Universitatea din Utah lanseaza o abordare noua care se bazeaza pe reactii chimice care implica atat hidrogen, cat si magneziu la temperaturi ridicate. Pentru a separa neodimul de resturile de magnet si a-l transforma inapoi intr-un metal de inalta puritate. Cu acest proces, reciclatorii sunt capabili sa ocoleasca electroliza, reducand considerabil atat emisiile de carbon, cat si utilizarea energiei.
„Am demonstrat reactia, conceptul functioneaza” la scara foarte mica, a declarat liderul proiectului Zhigang Fang, metalurgist la Universitatea din Utah, lui Grist. In urmatoarele sase luni, echipa planuieste „sa creasca la o cantitate mai mare, astfel incat sa putem demonstra… ca acesta este un proces robust care are potentialul de a fi extins la o scara larga de productie”.

Recilarea magnetilor cu ajutorul reactiilor chimice

O alta abordare populara de reciclare a magnetilor neodim este hidrometalurgia. Reciclatorii folosesc adesea acizi puternici pentru a extrage metalele din deseuri. Castigatorul premiului din prima etapa este Critical Materials Recycling Inc. Acestia adopta o solutie interesanta pentru a recicla. Abordarea folosita functioneaza prin dizolvare fara acid, o metoda dezvoltata la Laboratorul National Ames. Prin aceasta metoda, elementele rare sunt extrase din magnetii neodim invechiti folosind o solutie pe baza de apa.
Compania-mama a Critical Materials Recycling, TdVib, a semnat un acord de licenta pentru tehnologie in 2021. Aceasta este in proces de infiintare a unei fabrici pilot pe care sa o foloseasca pentru a recicla magneti neodim si a altor minerale rare din deseurile electronice. Cu sprijinul DOE, Critical Materials Recycling va explora acum procesul infiintarii unei industrii interne. Aceasta industrie are rol de reciclare a magnetilor neodim pentru folosirea acestora in turbine eoliene. In cele din urma, cu finantare suplimentara, compania spera sa inceapa reciclarea magnetilor din turbine folosind tehnologia sa.

De ce a fost aleasa industria eoliana pentru reciclare?

Parteneriatul cu industria eoliana „a parut o potrivire naturala” pentru Critical Materials Recycling, a declarat CEO-ul companiei, Daniel Bina, lui Grist. Bina a mentionat ca Iowa, unde compania are sediul central, este al doilea cel mai mare producator de energie eoliana din tara. „Ar trebui, evident, sa lucram cu acei oameni din proximitatea noastra pentru a recupera neodim si alte minerale rare din materialele pe care le avem chiar aici”, a spus el.
Odata cu incheierea primei fazei a competitiei, echipele lucreaza acum la faza a doua. Aceasta include o demonstratie prototip a tehnologiei lor si un plan detaliat pentru extinderea acesteia in continuare. Pana la sase echipe vor fi eligibile pentru a castiga premii in faza a doua de 500.000 USD, pe care DOE se asteapta sa le anunte la sfarsitul verii sau la inceputul toamnei, a spus Christoffel.

Concluziile competitiei

In timp ce concursul in sine nu va avea ca rezultat o industrie de reciclare nou-nouta, DOE spera sa produca o suita de tehnologii care ar putea servi drept baza pentru reciclarea comerciala a magnetilor neodim si a altor minerale rare din turbinele eoliene. In prezent, nu exista un numar mare de turbine eoliene care sa fi ajuns la sfarsitul duratei de viata estimate de 30 de ani. Dar asta se va schimba in urmatoarele decenii. Intre timp, exista cativa magneti care ar putea fi reciclati din turbine in urma realimentarii, plus resturi suplimentare care sunt produse in timpul fabricarii magnetului.
„Speram ca acest tip de competitie va aduce mai multa atentie” a spus Linda Wang. Linda conduce o alta echipa premiata la Universitatea Purdue. Aceasta echipa dezvolta un sistem cu emisii scazute de carbon. Acest sistem este bazat pe hidrogen. Dupa cum ne-am obisnuit, are ca scop reciclarea de magneti neodim si alte minerale rare. „Avem tehnologia. … companiile care detin turbinele eoliene ar trebui sa faca o planificare pe termen lung pentru a le colecta, in loc sa le trimita la gropile de gunoi.”

Cum te putem ajuta?

Magazinul nostru supermagneti.ro se afla doar la un click distanta. Aici poti gasi numeroase produse variate, cum ar fi magneti neodim sau chiar cadouri pentru cei dragi.

De asemenea, daca sunteti interesati de folie magnetica, gravuri sau alte tipuri de proiecte ce includ grafica va recomandam sa vizitati si site-ul prietenilor nostri de la magneticpromo.ro.
Cu Magnetic Promo ideile tale de grafica pot deveni realitate.

Lasă un răspuns

Cerere oferta / Publicare in SEAP