Mengapa turbin angin perlu menggunakan tanah jarang?

Turbin angin menghasilkan listrik menggunakan magnet permanen, yang sangat kuat tetapi mengandung tanah jarang yang sulit ditambang dan didaur ulang.

Banyak turbin angin yang dilengkapi magnet permanen, yang menggunakan logam tanah jarang. Foto: Rabih Shasha

Dari segi lingkungan, turbin angin merupakan pilihan yang menguntungkan, lapor IFL Science pada 3 Maret. Turbin angin memiliki "periode pengembalian modal"—waktu yang dibutuhkan turbin untuk menyediakan energi bersih yang cukup untuk mengimbangi polusi yang dihasilkannya—kurang dari setahun. Turbin angin hampir tidak menghasilkan polusi selama beroperasi, dan juga sangat efisien—satu turbin dapat memasok listrik untuk sekitar 940 rumah tangga Amerika rata-rata setiap bulannya.

Namun, turbin angin terkenal sulit didaur ulang, termasuk logam tanah jarang di dalamnya. "Saat ini, sepengetahuan kami, hampir tidak ada logam tanah jarang dari turbin angin yang didaur ulang," kata Tyler Christoffel, kepala teknologi di Kantor Teknologi Energi Angin Departemen Energi AS.

Statistik ini tidak mengejutkan. Di seluruh dunia , para ahli memperkirakan bahwa kurang dari 1% unsur tanah jarang – zat-zat seperti serium, lantanum, neodimium – didaur ulang. Unsur tanah jarang, sesuai namanya, sangat sulit ditemukan dalam jumlah yang bermanfaat.

Biasanya, logam terakumulasi di kerak bumi akibat berbagai proses geologis, seperti aliran lava, aktivitas hidrotermal, dan pembentukan gunung. Namun, sifat kimia unsur tanah jarang yang tidak biasa menyebabkan mereka jarang terakumulasi bersama dalam kondisi khusus ini. Jejak-jejak tanah jarang tersebar di seluruh planet, sehingga ekstraksinya menjadi tidak efisien.

Terkadang, lingkungan bawah tanah yang asam dapat menghasilkan kadar unsur tanah jarang yang sedikit lebih tinggi di lokasi tertentu. Namun, menemukan lokasi-lokasi ini hanyalah tantangan pertama. Penambangan juga rumit karena sulitnya mengekstraksi unsur murni. Saat ini, Tiongkok menyumbang sekitar 70% dari produksi tanah jarang dunia.

Unsur tanah jarang semakin penting. Mereka memainkan peran vital dalam berbagai hal, mulai dari aplikasi industri hingga perangkat pribadi seperti laptop dan ponsel pintar. Tentu saja, mereka juga terdapat dalam turbin angin.

"Saat bilah turbin angin berputar, mereka menghasilkan energi kinetik. Generator magnet permanen mengubah energi kinetik ini menjadi listrik melalui interaksi dua magnet permanen yang terpolarisasi berlawanan," tulis Kristin Vekasi, seorang profesor madya di University of Maine, dalam sebuah studi tahun 2022.

"Magnet lain bisa digunakan, tetapi magnet permanen memiliki banyak keunggulan, termasuk efisiensi yang lebih tinggi, ukuran yang lebih kecil, lebih sedikit komponen bergerak yang dapat rusak, dan tidak memerlukan pengisian daya eksternal. Angin yang melakukan semua pekerjaan," jelasnya.

Unsur tanah jarang ditemukan dalam magnet-magnet ini sendiri, biasanya neodimium atau samarium. Ini adalah magnet terkuat yang tersedia, tetapi bukannya tidak dapat dihancurkan. Magnet-magnet ini dapat kehilangan sifat magnetnya karena panas berlebih, korosi, benturan yang tidak disengaja, atau masalah medan magnet. Akibatnya, perbaikan turbin angin—mengganti komponen lama, meningkatkan komponen seperti generator, dan mengganti magnet tanah jarang—merupakan proses yang hampir konstan.

Untuk mengatasi masalah ini, Departemen Energi AS meluncurkan kompetisi tahun lalu untuk menemukan solusi daur ulang yang efisien bagi komponen turbin. Bulan lalu, 20 pemenang tahap pertama kompetisi diumumkan, empat di antaranya berfokus pada daur ulang magnet.

Seiring dengan meningkatnya investasi AS dalam energi angin dan terus berkembangnya teknologi berbasis logam tanah jarang, daur ulang logam tanah jarang akan menjadi isu yang jauh lebih mendesak, menurut Christoffel. "Penghargaan ini membantu mempromosikan beberapa teknologi daur ulang yang dapat menghasilkan cara penggunaan magnet yang lebih hemat sumber daya dan rendah emisi," ujarnya.

Thu Thao (Menurut Ilmu Pengetahuan IFL )

Tautan sumber: https://vnexpress.net/tai-sao-cac-turbine-gio-can-su-dung-dat-hiem-4718312.html