Recykling silników elektrycznych – jak to się robi?
Komponenty silników elektrycznych zawierają w sobie trudno dostępne metale ziem rzadkich. Aby zmniejszyć ich wydobywanie, jak również sprostać dużemu zapotrzebowaniu na owe cząsteczki, koncern Nissana wraz z Uniwersytetem w Wasedzie podjęły prace nad recyklingiem silników EV.
Wszyscy zdajemy sobie sprawę z tego, jak duże zapotrzebowanie jest obecnie na silniki elektryczne. Nadrzędnym celem w wielu krajach na świecie jest minimalizowanie emisji dwutlenku węgla do atmosfery, który według wielu naukowców, powoduje znaczne zmiany klimatyczne. W silnikach elektrycznych, wykorzystywane są magnesy neodymowe, zawierające trudno dostępne metale ziem rzadkich, takie jak neodym czy dysproz. Podejmowane są obecnie wysiłki, zmierzające do zmniejszenia skali wydobywania tych substancji. Chodzi tu zarówno o ograniczenie procesów stosowanych w górnictwie i rafinacji, jak również nadążenie za ogromnym popytem na silniki. Czynniki te bowiem powodują dużą fluktuację cen, zarówno dla producentów, jak i odbiorców.
Nissan już od 2010 roku stara się ograniczyć zawartość ciężkich pierwiastków ziem rzadkich w magnesach stosowanych w jednostkach napędowych. Te rzadkie i cenne surowce mają być wykorzystane w bardziej wydajny sposób. Obecnie przetwarzane są one ponownie, po odzyskaniu np. z silników, które nie spełniły standardów produkcyjnych. Jest to kilkuetapowy proces, zawierający w dobie demontaż i ręczne usunięcie komponentów. Celem jest stworzenie bardziej wydajnego i ekonomicznego systemu odzyskiwania pierwiastków oraz podwyższenie współczynnika recyklingu w przyszłości.
W 2017 roku do współpracy z Nissanem dołączył Uniwersytet w Wasedzie, który może poszczycić się bogatym doświadczeniem w zakresie recyklingu i wytapianiu metali niezależnych. Dzięki wspólnym wysiłkom, w marcu 2020 roku udało się opracować proces pirometalurgiczny, który nie wymaga demontażu silnika.
A oto proces pirometalurgiczny krok po kroku:
- Do silnika dodaje się materiał do nawęglania oraz surówkę hutniczą, a następnie podgrzewa się go to temperatury wynoszącej co najmniej 1400 stopni Celsjusza.
- Tlenek żelaza dodawany jest do mieszanki, w celu oksydacji pierwiastków.
- Następnie dodaje się niewielką ilość topnika na bazie boranu, rozpuszczającego tlenki pierwiastków ziem rzadkich w niskich temperaturach. Cechuje go wysoka skuteczność w odzyskiwaniu.
- Powstają dwie warstwy płynne. Pierwsza z nich stanowi stopioną warstwę tlenków – żużel. Zawiera ona pierwiastki ziem rzadkich unoszące się na górze i z niej właśnie odzyskuje się materiał. Druga zaś warstwa to stop żelaza i węgla, który jest bardziej gęsty i opada na dno.
Dzięki zastosowaniu procesu, możliwe jest odzyskanie większości pierwiastków – ok. 98 %. Metoda ta jest również dużo bardziej wydajna czasowo, nie trzeba bowiem przeprowadzać rozmagnesowywania, usuwania ani demontażu magnesów.
MOŻE ZAINTERESUJE CIĘ TAKŻE
Akumulatory
Baterie elektryczne z trzema życiami. Samochód to tylko jedno z nich
Baterie do samochodów elektrycznych mogą pełnić o wiele więcej funkcji niż tylko zapewnianie napędu. Mają ogromny potencjał i mogą przyczynić się do pozytywnego wykorzystania energii również przed ich zastosowaniem w samochodach elektrycznych, jak i już po ich wyeksploatowaniu w pojeździe. W jaki sposób? Odpowiedź otrzymamy, gdy przeanalizujemy trzy różne etapy „życia” baterii do samochodów elektrycznych.
Ze względu na powodzenie przeprowadzanych do tej pory testów, Uniwersytet w Wasedzie i Nissan będą kontynuować prace na większą skalę w centrach badawczych, co ma przełożyć się na praktyczne wdrożenie. Gromadzone są zatem silniki elektryczne i rozwijany jest system recyklingu.
Warto wspomnieć, iż Nissan wprowadził program ochrony środowiska - Nissan Green Program 2022, który ma na celu osiągnięcie neutralności węglowej i zerowy poziom wykorzystania nowych surowców materiałowych. Dzięki przeprowadzanym badaniom, wprowadzanemu systemowi recyklingu i promocji silników zelektryfikowanych, koncern przyczynia się do poprawy jakości środowiska naturalnego, przy ciągle rosnącej liczbie pojazdów na drogach.
