El neodimio y otros elementos de tierras raras permiten motores de alta potencia y alta densidad de par. Afortunadamente, estos ingredientes vitales no son tan raros como sugiere su nombre. Para satisfacer la creciente demanda en el futuro, los científicos han comenzado a investigar nuevos métodos de reciclaje.
En lo que respecta a los vehículos eléctricos, pronto aparecerá la palabra clave "tierras raras". Para los químicos, "tierras raras" significa uno de los 17 "metales de tierras raras" de la tabla periódica, como el lantano, praseodimio, neodimio, terbio, disprosio y lutecio. Algunos de ellos juegan un papel importante en los motores y baterías de los vehículos eléctricos. Por ejemplo, en los imanes de los motores de tracción, además de hierro, también hay alrededor de un 30 por ciento de metales de tierras raras. Los metales de tierras raras aquí son principalmente neodimio, pero también disprosio y terbio. Su ventaja: incluso los imanes de dimensiones extremadamente pequeñas pueden generar potentes campos magnéticos, lo que resulta muy beneficioso para los sistemas de accionamiento eléctricos.
"Gracias a los metales de tierras raras contenidos en los imanes, los motores síncronos de imanes permanentes pueden alcanzar densidades de potencia y par extremadamente altas, aumentando así la eficiencia de todo el sistema de accionamiento". Raphael Piotuch, ingeniero de proyectos de motores eléctricos en Porsche Engineering Dr. Rafal Piotuch (Dr. Rafal Piotuch), explicó: "Otros materiales magnéticos, como la ferrita, no requieren el uso de tierras raras, pero provocarán una pérdida de peso y espacio de instalación en el motor." Algunos vehículos eléctricos utilizan motores asíncronos para reemplazar el motor síncrono de imán permanente. Sin embargo, ninguno de los dos puede lograr la alta densidad de potencia y el rendimiento de los motores que utilizan imanes de metales de tierras raras. Por esta razón, especialmente en los coches deportivos, el neodimio, el disprosio y el terbio probablemente no serán sustituidos tan pronto.
La pregunta sigue siendo: ¿son realmente raras las tierras raras? No, no son raras y algunas tierras raras son incluso más abundantes en la Tierra que el plomo; En 2021, se produjeron casi 280000 toneladas de óxidos de tierras raras en todo el mundo. "Sin embargo, la extracción de tierras raras requiere mucha mano de obra", explica Matthias Böger, ingeniero de proyectos especializado en computación de motores eléctricos en Porsche Engineering. "Las tierras raras se extraen de los minerales mediante un proceso complejo. Los óxidos de tierras raras se separan del mineral y luego se convierten en metales puros."
Además, la distribución de los yacimientos minerales en el mundo no es uniforme y unos pocos países han dominado una gran parte de los yacimientos minerales. La demanda futura del mercado de tierras raras puede aumentar considerablemente. Se estima que para 2040, la demanda mundial de motores de tracción aumentará hasta 20 veces la demanda de 2018. Además, los generadores de energía eólica también necesitan estas materias primas y se espera que la demanda en este campo se multiplique por 4 durante el mismo período. Para garantizar un suministro estable a largo plazo, actualmente se están realizando intensas investigaciones sobre métodos de reciclaje de neodimio y otras tierras raras.
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El artículo original se publicó originalmente en el número 1 2023 de la revista Porsche Engineering "Porsche Engineering"
Texto: Christian Buck
Foto de : Oriana Fenwick
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