De ce trebuie turbinele eoliene să utilizeze pământuri rare?

Turbinele eoliene generează electricitate folosind magneți permanenți, care sunt extrem de puternici, dar conțin pământuri rare dificil de extras și reciclat.

Turbinele eoliene sunt adesea echipate cu magneți permanenți, care utilizează pământuri rare. Foto: Rabih Shasha — Multe turbine eoliene sunt echipate cu magneți permanenți, care utilizează pământuri rare. Foto: *Rabih Shasha*

Din punct de vedere ecologic, turbinele eoliene sunt o afacere excelentă, a relatat IFL Science pe 3 martie. Acestea au o „perioadă de recuperare a investiției” - timpul necesar unei turbine pentru a furniza suficientă energie curată pentru a compensa poluarea produsă de producția sa - de mai puțin de un an. Nu produc practic nicio poluare în timpul funcționării și sunt, de asemenea, foarte eficiente - o singură turbină poate alimenta aproximativ 940 de locuințe americane medii în fiecare lună.

Însă turbinele eoliene sunt notoriu de dificil de reciclat, inclusiv pământurile rare din interiorul lor. „În prezent, din câte știm, practic niciun pământ rare provenit din turbinele eoliene nu este reciclat”, a declarat Tyler Christoffel, director tehnic la Biroul pentru Tehnologii ale Energiei Eoliene din cadrul Departamentului de Energie al SUA.

Această statistică nu este surprinzătoare. La nivel mondial , experții estimează că mai puțin de 1% din elementele de pământuri rare – substanțe precum ceriu, lantan, neodim – sunt reciclate. Elementele de pământuri rare, așa cum sugerează și numele, sunt foarte greu de găsit în cantități utile.

În mod normal, metalele se acumulează în scoarța terestră din cauza diverselor procese geologice, cum ar fi fluxurile de lavă, activitatea hidrotermală și formarea munților. Cu toate acestea, proprietățile chimice neobișnuite ale elementelor de pământuri rare înseamnă că acestea nu se acumulează adesea împreună în aceste condiții speciale. Urme de pământuri rare sunt împrăștiate pe planetă, ceea ce face ca extracția lor să fie ineficientă.

Uneori, mediile subterane acide pot produce niveluri puțin mai ridicate de elemente de pământuri rare în anumite locații. Cu toate acestea, găsirea acestor locații este doar prima provocare. Mineritul este complicat și de dificultatea extragerii elementelor pure. În prezent, China reprezintă aproximativ 70% din producția mondială de pământuri rare.

Elementele de pământuri rare devin din ce în ce mai importante. Acestea joacă un rol vital în orice, de la aplicații industriale la dispozitive personale precum laptopuri și smartphone-uri. Desigur, ele sunt prezente și în turbinele eoliene.

„Pe măsură ce palele turbinelor eoliene se rotesc, acestea generează energie cinetică. Un generator cu magneți permanenți transformă această energie cinetică în electricitate prin interacțiunea a doi magneți permanenți cu polarizare opusă”, a scris Kristin Vekasi, profesor asociat la Universitatea din Maine, într-un studiu din 2022.

„Alți magneți pot face treaba, dar magneții permanenți au multe avantaje, inclusiv o eficiență mai mare, dimensiuni mai mici, mai puține piese mobile care se pot rupe și lipsa încărcării externe. Vântul face toată treaba”, explică ea.

Elementele de pământuri rare se găsesc chiar în acești magneți, de obicei neodim sau samariu. Aceștia sunt cei mai puternici magneți disponibili, dar nu sunt indestructibili. Își pot pierde magnetismul din cauza supraîncălzirii, coroziunii, impactului accidental sau problemelor de câmp magnetic. Prin urmare, recondiționarea turbinelor eoliene - înlocuirea pieselor vechi, modernizarea componentelor precum generatoarele și înlocuirea magneților de pământuri rare - este un proces aproape constant.

Pentru a aborda această problemă, Departamentul Energiei al SUA a lansat anul trecut un concurs pentru a găsi soluții eficiente de reciclare a componentelor turbinelor. Luna trecută, au fost anunțați cei 20 de câștigători ai primei faze a concursului, dintre care patru s-au concentrat pe reciclarea magneților.

Pe măsură ce SUA investește mai mult în energia eoliană și tehnologiile bazate pe pământuri rare continuă să se dezvolte, reciclarea pământurilor rare va deveni o problemă mult mai presantă, potrivit lui Christoffel. „Acest premiu ajută la promovarea unor tehnologii de reciclare care ar putea duce la o modalitate de utilizare a magneților care necesită mai puține resurse și emisii reduse”, a spus el.

Thu Thao (conform IFL Science )

Legătură sursă