El neodimi i altres elements de terres rares permeten motors amb gran potència i alta densitat de parell. Afortunadament, aquests ingredients vitals no són tan rars com els seus noms poden suggerir. Per tal de satisfer la demanda cada cop més gran en el futur, els científics han començat a investigar nous mètodes de reciclatge.
Sempre que es tracti de vehicles elèctrics, aviat apareixerà la paraula clau "terres rares". Per als químics, "terra rares" significa un dels 17 "metalls de terres rares" de la taula periòdica, com ara el lantà, el praseodimi, el neodimi, el terbi, el disprosi i el luteci. Alguns d'ells tenen un paper important en els motors i bateries dels vehicles elèctrics. Per exemple, als imants dels motors de tracció, a més del ferro, també conté un 30 per cent de metalls de terres rares. Els metalls de terres rares aquí són principalment neodimi, però també disprosi i terbi. El seu avantatge: fins i tot els imants de dimensions extremadament petites poden generar camps magnètics potents, que són molt beneficiosos per als sistemes d'accionament elèctric.
"Gràcies als metalls de terres rares dels imants, els motors síncrons d'imants permanents poden aconseguir densitats de parell i potència extremadament elevades, augmentant així l'eficiència de tot el sistema d'accionament". Raphael Piotuch, enginyer de projectes per a motors elèctrics a Porsche Engineering Dr. Rafal Piotuch (Dr. Rafal Piotuch) va explicar: "Altres materials imants, com la ferrita, no requereixen l'ús de terres rares, però provocaran una falta de pes. i espai d'instal·lació al motor". Alguns vehicles elèctrics utilitzen motors asíncrons per substituir el motor síncron d'imants permanents. Tanmateix, cap dels dos pot aconseguir l'alta densitat de potència i el rendiment dels motors amb imants de metalls de terres rares. Per aquest motiu, sobretot en els cotxes esportius, el neodimi, el disprosi i el terbi probablement no es substituiran tan aviat.
La pregunta segueix sent: són realment rares les terres rares? No, no són rares, i algunes terres rares són encara més abundants a la Terra que el plom; el 2021, es van produir prop de 280,000 tones d'òxids de terres rares a tot el món. "No obstant això, la mineria de terres rares requereix molta mà d'obra", explica Matthias Böger, enginyer de projectes especialitzat en informàtica de motors elèctrics a Porsche Engineering. "Les terres rares s'extreuen dels minerals en un procés complex. Els òxids de terres rares es separen del mineral, que després es converteix en metalls purs".
A més: la distribució dels jaciments minerals al món no és uniforme, i uns quants països han dominat gran part dels jaciments minerals. La demanda futura del mercat de terres rares pot augmentar bruscament. S'estima que l'any 2040, la demanda mundial només de motors de tracció augmentarà fins a 20 vegades la demanda de 2018. A més, els generadors d'energia eòlica també necessiten aquestes matèries primeres, i s'espera que la demanda en aquest camp augmenti 4 vegades durant el mateix període. Per tal d'assegurar un subministrament estable a llarg termini, actualment s'està duent a terme una investigació intensiva sobre mètodes de reciclatge de neodimi i altres terres rares.
Informació sobre drets d'autor
L'article original es va publicar originalment al número 1 2023 de la revista Porsche Engineering "Porsche Engineering"
Text: Christian Buck
Foto: Oriana Fenwick
Copyright: totes les imatges, vídeos i fitxers d'àudio publicats en aquest article estan subjectes a drets d'autor. No es permet la reproducció total o parcial sense el consentiment escrit del Dr. Ing. hc F. Porsche AG. Contacteu amb newsroom@porsche.com per obtenir més informació.
