Neodimul și alte elemente cu pământuri rare permit motoare cu putere mare și densitate mare de cuplu. Din fericire, aceste ingrediente vitale nu sunt atât de rare pe cât ar putea sugera numele lor. Pentru a satisface cererea din ce în ce mai mare în viitor, oamenii de știință au început să cerceteze noi metode de reciclare.
Atâta timp cât este vorba de vehicule electrice, cuvântul cheie „pământuri rare” va apărea în curând. Pentru chimiști, „pământul rar” înseamnă unul dintre cele 17 „metale pământuri rare” de pe tabelul periodic, cum ar fi lantan, praseodim, neodim, terbiu, disproziu și lutețiu. Unele dintre ele joacă un rol important în motoarele și bateriile vehiculelor electrice. De exemplu, în magneții motoarelor de tracțiune, pe lângă fier, conține și aproximativ 30% metale din pământuri rare. Metalele pământurilor rare de aici sunt în principal neodim, dar și disproziu și terbiu. Avantajul lor: Chiar și magneții cu dimensiuni extrem de mici pot genera câmpuri magnetice puternice, care sunt foarte benefice pentru sistemele de acționare electrică.
„Datorită metalelor pământurilor rare din magneți, motoarele sincrone cu magnet permanenți pot atinge densități extrem de mari de putere și cuplu, crescând astfel eficiența întregului sistem de acționare.” Raphael Piotuch, inginer de proiect pentru motoare electrice la Porsche Engineering Dr. Rafal Piotuch (Dr. Rafal Piotuch) a explicat: „Alte materiale de magnet, cum ar fi ferita, nu necesită utilizarea pământurilor rare, dar vor duce la o lipsă de greutate. și spațiu de instalare în motor.” Unele vehicule electrice folosesc motoare asincrone pentru a înlocui motorul sincron cu magnet permanent. Cu toate acestea, niciunul nu poate atinge densitatea mare de putere și performanța motoarelor care folosesc magneți din metal cu pământuri rare. Din acest motiv, mai ales la mașinile sport, probabil că neodimul, disproziul și terbiul nu vor fi înlocuite atât de curând.
Rămâne întrebarea: sunt pământurile rare cu adevărat rare? Nu, nu sunt rare, iar unele pământuri rare sunt chiar mai abundente pe Pământ decât plumbul; în 2021, aproape 280,000 tone de oxizi de pământuri rare au fost produse la nivel global. „Cu toate acestea, exploatarea pământurilor rare necesită foarte multă muncă”, explică Matthias Böger, inginer de proiect specializat în calcularea motoarelor electrice la Porsche Engineering. "Pământurile rare sunt extrase din minereuri într-un proces complex. Oxizii de pământuri rare sunt separați de minereu, care este apoi transformat în metale pure."
În plus: distribuția zăcămintelor minerale în lume nu este uniformă, iar câteva țări au stăpânit o mare parte a zăcămintelor minerale. Cererea viitoare de pe piață pentru pământuri rare poate crește brusc. Se estimează că până în 2040, cererea globală numai pentru motoare de tracțiune va crește de 20 de ori mai mult decât cererea din 2018. În plus, generatoarele eoliene au nevoie și de aceste materii prime, iar cererea în acest domeniu este de așteptat să crească de 4 ori în aceeași perioadă. Pentru a asigura o aprovizionare stabilă pe termen lung, în prezent se desfășoară cercetări intense privind metodele de reciclare a neodimului și a altor pământuri rare.
Informații privind drepturile de autor
Articolul original a fost publicat inițial în numărul 1 2023 al revistei Porsche Engineering „Porsche Engineering”
Text: Christian Buck
Foto: Oriana Fenwick
Drepturi de autor: Toate imaginile, videoclipurile și fișierele audio publicate în acest articol sunt supuse dreptului de autor. Reproducerea totală sau parțială nu este permisă fără acordul scris al Dr. Ing. hc F. Porsche AG. Vă rugăm să contactați newsroom@porsche.com pentru mai multe informații.
