Turbiny wiatrowe, samochody elektryczne i telefony komórkowe mają wspólny element: magnesy z pierwiastków ziem rzadkich. W Europie recyklingowi poddaje się mniej niż 1% takich magnesów, choć chodzi o metale kluczowe dla zaawansowanych technologii. Projekt REEPRODUCE sprawdza, jak wyjąć je z zużytych urządzeń, na przykład z kół hulajnóg elektrycznych, i zamienić w nowe magnesy tak, żeby to się opłacało — a na końcu możesz sprawdzić, co sam robisz ze starą elektroniką.
Pierwiastki ziem rzadkich, w skrócie REE, to grupa 17 metali. Nazwa brzmi egzotycznie, ale trafiają one do urządzeń, które dobrze znamy: turbin wiatrowych, silników pojazdów elektrycznych, wydajnych silników przemysłowych i telefonów komórkowych.
Ich najważniejsza rola to magnesy. „Pierwiastki ziem rzadkich stanowią ważny składnik najsilniejszych magnesów trwałych, jakie obecnie istnieją” — wyjaśnia Ana Maria Martinez z SINTEF w Norwegii, koordynatorka projektu REEPRODUCE.
Siła tych magnesów robi różnicę. „Są tak silne, że nawet niewielkie ilości zapewniają niezbędne właściwości magnetyczne (na przykład do budowy lekkich pojazdów elektrycznych lub morskich turbin wiatrowych)” — dodaje badaczka.
Skoro te metale są tak ważne, można by się spodziewać, że odzyskuje się je na masową skalę. Nic z tego. „Drzemie tu niewykorzystany potencjał. Obecnie w Europie poddaje się recyklingowi mniej niż 1% magnesów z REE, głównie na etapie przedkonsumpcyjnym” — mówi Martinez.
Magnesy zamknięte w zużytych urządzeniach w dużej mierze nie wracają więc do obiegu. Tu wkracza REEPRODUCE, projekt finansowany przez Unię Europejską, który ma zwiększyć europejskie możliwości recyklingu tych pierwiastków.
Zespół testuje efektywne technologie w całym łańcuchu wartości — od produktów wycofanych z eksploatacji po nowe magnesy — żeby udowodnić, że europejski recykling REE może być opłacalny.
Projekt sprawdza każdy etap drogi, którą magnes musi przejść, zanim znów trafi do produkcji:
Instalacja hydrometalurgiczna radzi sobie z magnesami o różnym składzie chemicznym. To ważne, bo zużyte urządzenia nie są jednolite, a recykling musi poradzić sobie z tą różnorodnością.
Odzyskiwanie pierwiastków ziem rzadkich to coś więcej niż przetopienie złomu. „To skomplikowany łańcuch wartości i rynek” — przyznaje Martinez.
Brak własnego systemu też jednak kosztuje. „Istnieją jednak również zagrożenia ekonomiczne i związane z bezpieczeństwem wynikające z braku niezawodnego i odpornego łańcucha wartości pierwiastków ziem rzadkich w Europie” — podkreśla koordynatorka.
Recykling ma więc dwie zalety naraz: może uczynić Europę bardziej ekologiczną i jednocześnie bardziej konkurencyjną.
Zespół policzył, kiedy taki biznes ma sens. „Obliczyliśmy, że zakład recyklingu musiałby pozyskiwać co najmniej 1000 ton magnesów REE, aby był ekonomicznie opłacalny. Następnie te magnesy o różnym składzie muszą zostać poddane rafinacji i przekształcone w nowe. Wszystko to odbywa się w sposób zrównoważony pod względem ekonomicznym i ekologicznym” — wyjaśnia Martinez.
Stąd jej prosty wniosek: „Musimy odzyskiwać jak najwięcej magnesów z wyrzucanych produktów”. Równolegle powstaje plan biznesowy, który ma pomóc wdrożyć rozwiązania projektu i zbudować w Unii trwały system recyklingu.
REEPRODUCE dobrze pokazuje, ile specjalności spotyka się przy jednym magnesie: robotyka przy wydobywaniu, chemia i metalurgia przy przetwarzaniu, ekonomia przy liczeniu opłacalności. To temat, w którym inżynier i ekonomista muszą mówić wspólnym językiem.
Pierwiastki ziem rzadkich są podstawą najsilniejszych magnesów trwałych, a w Europie recyklingowi poddaje się mniej niż 1% takich magnesów. Projekt REEPRODUCE testuje cały łańcuch: sortowanie, wydobywanie ramieniem robota, instalację przetwarzającą 70 ton magnesów rocznie i prototyp wytwarzający około 22 ton metali REE rocznie. Żeby zakład recyklingu był opłacalny, musiałby pozyskiwać co najmniej 1000 ton magnesów rocznie.
5 pytań · minuta
poleca:
