Niedobór metali ziem rzadkich: nowe magnesy do pojazdów elektrycznych i turbin wiatrowych przyspieszające transformację energetyczną

Silne magnesy wykonane z metali ziem rzadkich są wykorzystywane w silnikach napędzających samochody elektryczne samochody elektryczneturbiny wiatrowe lub różne urządzenia elektryczne, takie jak odkurzacze. Magnesy trwałe stosowane w dzisiejszych wysokiej klasy urządzeniach są wykonane z materiałów, które mogą stać się rzadkie w nadchodzących dziesięcioleciach, ponieważ oczekuje się wzrostu popytu.

Według Seavera Wanga, współdyrektora zespołu ds. klimatu i energii w Breakthrough Institute, podaż niektórych pierwiastków ziem rzadkich będzie musiała wzrosnąć siedmiokrotnie do 2050 r., aby zaspokoić popyt na turbin wiatrowych. Zapotrzebowanie na metale ziem rzadkich, takie jak neodym i dysproz do pojazdów elektrycznych, może wzrosnąć 15-krotnie do 2040 roku.

Wbrew swojej nazwie, metale ziem rzadkich nie są aż tak rzadkie. Nie ma jednak wystarczającej liczby miejsc produkcji, a pierwiastki te nie występują między innymi w wysokich stężeniach, co może utrudnić ich ekonomiczne wydobycie w ciągu kilku lat. Według Jonathana Rowntree, CEO Niron Magnetics, "świat potrzebuje innego rozwiązania i innej technologii".

Alternatywa: azotek żelaza

Teslana przykład firma ogłosiła w 2023 r że przestanie używać metali ziem rzadkich w swoich pojazdach elektrycznych nowej generacji. Startup Niron Magnetics z siedzibą w Minnesocie buduje zakład produkcyjny azotku żelaza, który jest pochodną zwykłych pierwiastków, aby zaradzić potencjalnym przyszłym niedoborom. Jego celem jest osiągnięcie zdolności produkcyjnej na poziomie 1000 kilogramów do końca 2024 roku.

Firma pracuje również nad maksymalizacją potencjału materiału. Do tej pory magnesy Niron osiągnęły jedynie 10 MGOe. Przy odpowiedniej optymalizacji można by osiągnąć od 20 do 30 MGOe - teoretyczna górna granica jest nawet wyższa niż w przypadku obecnie stosowanych magnesów neodymowych.

Ponadto magnesy z azotku żelaza nie zawierają kobaltu. Wiadomo, że wydobycie kobaltu powoduje problemy środowiskowe i humanitarne (np. w Kongo) i zostało skrytykowane przez organizacje zajmujące się prawami człowieka i ochroną środowiska i organizacje ekologiczne. Materiał ten jest zatem ważną częścią walki ze zmianami klimatycznymi, wraz z innymi alternatywnymi rozwiązaniami.

Zwiększenie liczby magnesów i ich podaży ma kluczowe znaczenie dla umożliwienia transformacji energetycznej. Bez większej liczby magnesów po prostu nie będziemy w stanie osiągnąć naszych celów.

- Gregg Cremer, doradca Departamentu Energii Stanów Zjednoczonych w ARPA-E