Los motores eléctricos o las turbinas eólicas funcionan con potentes imanes permanentes. Los más potentes se basan en los elementos de tierras raras de neodimio y disprosio. En el futuro, una nueva ruta de proceso realizada por los investigadores de Fraunhofer permitirá el reciclaje rápido y rentable deestos materiales cruciales.
Los rotores giran en el viento y proporcionan electricidad a las redes. Con el fin de garantizar que las plantas funcionen lo más libre de fallas posible y logren un alto rendimiento energético, la última generación está siendo equipada cada vez más con un sistema permanente permanente de varias toneladas.imanes en lugar de una caja de cambios. Estos imanes también hacen un buen trabajo en los automóviles: permiten que los numerosos actuadores eléctricos que accionan los limpiaparabrisas, por ejemplo, sean de un diseño más pequeño y liviano. Los actuadores eléctricos o servomotores se encuentran en muchosposiciones dentro de un automóvil, donde sea que las cosas necesiten moverse y colocarse específicamente, ya sea para las ventanas laterales o para el ajuste del asiento. Los imanes más potentes se basan en neodimio, hierro y boro. El disprosio también se contiene con frecuencia. El problema: mientras que el hierroy el boro están fácilmente disponibles, el suministro de neodimio y disprosio es crítico. Debido a que estos elementos de tierras raras solo se obtienen en condiciones difíciles y con una gran cantidad de energía.por lo tanto, es bastante caro en comparación y su adquisición deja una huella ecológica.Además, más del 90 por ciento de estos elementos provienen de China.Casi la mitad de las reservas mundiales se encuentran allí.
Convertir lo viejo en nuevo
Por lo tanto, los científicos están tratando de reciclar imanes. Hasta ahora, esto significa: Extraer los elementos de tierras raras de los imanes nuevamente. Sin embargo, esto es extremadamente laborioso y costoso. Los científicos del Grupo de Proyecto Fraunhofer para Reciclaje de Materiales yEstrategias de recursos IWKS en Alzenau y Hanau del Instituto Fraunhofer para la Investigación de Sílice ISC ahora están siguiendo un enfoque diferente ". En lugar de tratar de recuperar cada tipo individual de tierra rara, nos enfocamos en reciclar todo el material, es decir, el imán completo, yesto en solo unos pocos pasos ", explica Oliver Diehl, científico del grupo de proyectos IWKS." Este proceso es mucho más fácil y más eficiente, porque la composición del material ya es casi como debería ser ".
Para el reciclaje, los científicos confían en el proceso de hilado por fusión, un método ya probado y probado para otras aleaciones, también conocido como "solidificación rápida". El nombre revela el método: los investigadores licúan el imán en un crisol.El material licuado, calentado a más de 1000 grados Celsius, se dirige a través de una boquilla a una rueda de cobre enfriada por agua que gira a una velocidad de 10 a 35 metros por segundo. Tan pronto como la gota derretida entra en contacto con el cobre,transfiere su calor al metal en fracciones de segundo y se solidifica. Los científicos llaman a las formaciones de materiales emergentes "escamas". La característica especial es la estructura formada dentro de las escamas. Si el material fundido se solidificara de la manera normal, ellos átomos se "alinearían en filas" en una red cristalina. Sin embargo, en el procedimiento de hilado por fusión, se evita la cristalización: se forma una estructura amorfa, en la cual los átomos están dispuestos de forma completamente irregular, o un nanocristalinoestructura, en la que los átomos se organizan en granos de tamaño nanométrico para formar una estructura cristalina.La ventaja: los tamaños de grano, es decir, las áreas con la misma estructura cristalina, pueden variar específicamente.Se pueden usar para cambiar las propiedades del imán permanente.En un paso más, los investigadores muelen los copos en un polvo, que luego puede procesarse más."Lo presionamos en su forma final", dice Diehl.
primer imán reciclado con éxito
Los científicos ya han establecido una planta de demostración y han logrado reciclar imanes allí. "El sistema de demostración puede procesar hasta medio kilogramo de material fundido y está en algún lugar entre un laboratorio y una planta a gran escala", continúa DiehlLos investigadores ahora están optimizando las propiedades de los imanes reciclados variando el proceso de hilado por fusión, como la velocidad de la rueda de cobre, por ejemplo, o la temperatura del material fundido durante el proceso de solidificación rápida.velocidad de enfriamiento y, en consecuencia, también la estructura cristalina del material solidificado.
En muchos casos, los imanes son extremadamente difíciles de quitar de los motores. Por lo tanto, los científicos están desarrollando formas potenciales de crear un ciclo de recolección para los motores usados, y también de un diseño más adecuado para el desmontaje: ¿Cómo podrían diseñarse alternativamente los motores?para facilitar la extracción de los imanes en una fecha posterior. Los costos en los que se incurrirá es una pregunta que actualmente es difícil de responder: "La ventaja financiera anticipada en el reciclaje de los imanes depende no solo del proceso de reciclaje, sino también del preciodesarrollo para elementos de tierras raras ", dice Diehl." Cuanto más altos sean los precios de las materias primas para las tierras raras, más valdrá la pena reciclar materiales ya existentes ".
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Fraunhofer-Gesellschaft . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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