Miért kell a szélturbináknak ritkaföldfémeket használniuk?

[hirdetés_1]

A szélturbinák állandó mágnesek segítségével termelnek áramot, amelyek rendkívül erősek, de ritkaföldfémeket tartalmaznak, amelyeket nehéz bányászni és újrahasznosítani.

A szélturbinákat gyakran állandó mágnesekkel szerelik fel, amelyek ritkaföldfémeket használnak. Fotó: Rabih Shasha — Sok szélturbina állandó mágnesekkel van felszerelve, amelyek ritkaföldfémeket használnak. Fotó: *Rabih Shasha*

Környezetvédelmi szempontból a szélturbinák jó vételnek számítanak, jelentette az IFL Science március 3-án. „Megtérülési idejük” – az az idő, amely alatt egy turbina elegendő tiszta energiát állít elő a termelése során keletkező szennyezés ellensúlyozására – kevesebb, mint egy év. Működés közben gyakorlatilag semmilyen szennyezést nem termelnek, és nagyon hatékonyak is – egyetlen turbina havonta körülbelül 940 átlagos amerikai otthont képes ellátni árammal.

A szélturbinákat azonban köztudottan nehéz újrahasznosítani, beleértve a bennük lévő ritkaföldfémeket is. „Tudomásunk szerint jelenleg gyakorlatilag egyetlen szélturbinákból származó ritkaföldfémet sem hasznosítanak újra” – mondta Tyler Christoffel, az Egyesült Államok Energiaügyi Minisztériumának Szélenergia-technológiai Hivatalának technológiai igazgatója.

Ez a statisztika nem meglepő. Világszerte a szakértők becslései szerint a ritkaföldfémek – például a cérium, a lantán és a neodímium – kevesebb mint 1%-át hasznosítják újra. A ritkaföldfémeket, ahogy a neve is sugallja, nagyon nehéz hasznos mennyiségben megtalálni.

A fémek normális esetben különféle geológiai folyamatok, például lávafolyások, hidrotermális aktivitás és hegységképződés miatt halmozódnak fel a földkéregben. A ritkaföldfémek szokatlan kémiai tulajdonságai azonban azt jelentik, hogy ilyen különleges körülmények között gyakran nem halmozódnak fel együtt. A ritkaföldfémek nyomai szétszórva találhatók a bolygón, így kitermelésük nem hatékony.

A savas földalatti környezet időnként valamivel magasabb ritkaföldfém-szintet eredményezhet bizonyos helyeken. Ezeknek a helyeknek a megtalálása azonban csak az első kihívást jelenti. A bányászatot a tiszta elemek kinyerésének nehézsége is bonyolítja. Jelenleg Kína adja a világ ritkaföldfém-termelésének mintegy 70%-át.

A ritkaföldfémek egyre fontosabbá válnak. Létfontosságú szerepet játszanak mindenben, az ipari alkalmazásoktól kezdve a személyi eszközökig, mint például a laptopok és okostelefonok. Természetesen a szélturbinákban is jelen vannak.

„Ahogy a szélturbina lapátjai forognak, mozgási energiát termelnek. Egy állandó mágneses generátor ezt a mozgási energiát elektromos árammá alakítja két ellentétesen polarizált állandó mágnes kölcsönhatása révén” – írta Kristin Vekasi, a Maine-i Egyetem docense egy 2022-es tanulmányban.

„Más mágnesek is elláthatják ezt a feladatot, de az állandó mágneseknek számos előnyük van, beleértve a nagyobb hatékonyságot, a kisebb méretet, a kevesebb mozgó alkatrészt, amelyek eltörhetnek, és azt, hogy nincs szükség külső töltésre. A szél végzi el az összes munkát” – magyarázza.

Magukban a mágnesekben ritkaföldfémek találhatók, általában neodímium vagy szamárium. Ezek a legerősebb elérhető mágnesek, de nem elpusztíthatatlanok. Túlmelegedés, korrózió, véletlen ütés vagy mágneses térproblémák miatt elveszíthetik mágnesességüket. Ennek eredményeként a szélturbinák felújítása – a régi alkatrészek cseréje, az olyan alkatrészek korszerűsítése, mint a generátorok, és a ritkaföldfém mágnesek cseréje – szinte állandó folyamat.

A probléma megoldása érdekében az Egyesült Államok Energiaügyi Minisztériuma tavaly versenyt indított a turbina alkatrészek hatékony újrahasznosítási megoldásainak megtalálására. A múlt hónapban hirdették ki a verseny első szakaszának 20 nyertesét, akik közül négy a mágnesek újrahasznosítására összpontosított.

Ahogy az Egyesült Államok egyre többet fektet be a szélenergiába, és a ritkaföldfém-alapú technológiák folyamatosan fejlődnek, a ritkaföldfémek újrahasznosítása sokkal sürgetőbb kérdéssé válik Christoffel szerint. „Ez a díj segít előmozdítani néhány olyan újrahasznosítási technológiát, amelyek a mágnesek kevésbé erőforrás-igényes, alacsonyabb kibocsátású felhasználási módjához vezethetnek” – mondta.

Thu Thao ( az IFL Science szerint)

[hirdetés_2]
Forráslink