Recykling produktów high-tech w celu zwiększenia konkurencyjności
Pierwiastki ziem rzadkich (REE) to grupa 17 metali, które są niezbędne do produkcji urządzeń high-tech, w tym turbin wiatrowych, silników samochodów elektrycznych, wysoce wydajnych silników przemysłowych i telefonów komórkowych. „Pierwiastki ziem rzadkich stanowią ważny składnik najsilniejszych magnesów trwałych, jakie obecnie istnieją”, wyjaśnia koordynatorka projektu REEPRODUCE(odnośnik otworzy się w nowym oknie) Ana Maria Martinez z SINTEF(odnośnik otworzy się w nowym oknie). „Są tak silne, że nawet niewielkie ilości zapewniają niezbędne właściwości magnetyczne (na przykład do budowy lekkich pojazdów elektrycznych lub morskich turbin wiatrowych)”.
Zrównoważony rozwój i niezawodność dostaw
Coraz większym zainteresowaniem cieszy się możliwość recyklingu zużytych produktów zawierających pierwiastki ziem rzadkich. „Drzemie tu niewykorzystany potencjał. Obecnie w Europie poddaje się recyklingowi mniej niż 1% magnesów z REE, głównie na etapie przedkonsumpcyjnym”, zauważa Martinez. Celem projektu REEPRODUCE było zwiększenie europejskich możliwości recyklingu REE poprzez testowanie efektywności technologii pilotażowych w całym łańcuchu wartości, od produktów wycofanych z eksploatacji po nowe magnesy. Celem projektu było również udowodnienie, że recykling REE w Europie może być opłacalny ekonomicznie.
Sortowanie, ekstrakcja, przetwarzanie i produkcja nowych magnesów
Aby osiągnąć założone cele, projekt zweryfikował innowacyjne technologie, opracowując specjalne programy pilotażowe dla każdego etapu całego łańcucha wartości. Pierwszym krokiem było stworzenie maszyny sortującej, potrafiącej identyfikować wycofane z eksploatacji produkty zawierające magnesy REE. Następnie prototypowe ramię robota wydobywało zawierającą magnesy REE część produktu wycofanego z eksploatacji. Mogą to być na przykład koła w hulajnogach elektrycznych, które coraz bardziej zyskują na popularności w środowisku miejskim. Ponadto zautomatyzowany system wyodrębniał magnesy REE z różnych komponentów. Następnym krokiem było poddanie materiału skomplikowanemu procesowi mającemu na celu przekształcenie wyrzuconych magnesów w tlenki REE. Zbudowano hydrometalurgiczną instalację pilotażową o wydajności 70 ton magnesów rocznie. Obejmuje ona kilku etapów, które pozwalają poradzić sobie z wyrzuconymi magnesami o różnym składzie chemicznym i zawartości zanieczyszczeń (tlenków, powłok metalowych itp.). Ostatni etap polega na przekształceniu tlenków REE w metale i stopy REE, z których można wytwarzać nowe magnesy. Prototyp zbudowany w ramach projektu REEPRODUCE ma zdolność produkcyjną wynoszącą około 22 ton metali REE rocznie i zostanie poddany walidacji w sierpniu 2026 r.
Konkurencyjna i odporna produkcja pierwiastków ziem rzadkich
Recykling magnesów z REE w Europie przyniesie korzyści dla środowiska, ponieważ zmniejszy potrzebę wydobywania i importowania materiałów z zagranicy. Wpisuje się to w cele, które UE stara się osiągnąć za pomocą takich polityk jak Ustawa o surowcach krytycznych, której celem jest zmniejszenie zależności od dostawców zagranicznych i zwiększenie wskaźników recyklingu materiałów krytycznych. „To skomplikowany łańcuch wartości i rynek”, mówi Martinez. „Istnieją jednak również zagrożenia ekonomiczne i związane z bezpieczeństwem wynikające z braku niezawodnego i odpornego łańcucha wartości pierwiastków ziem rzadkich w Europie”. Konieczne są znaczne inwestycje w budowę zakładów zdolnych do recyklingu magnesów REE na dużą skalę. Opracowywany jest plan biznesowy(odnośnik otworzy się w nowym oknie), który ma wesprzeć wprowadzenie na rynek rozwiązań z projektu REEPRODUCE oraz ustanowienie trwałego systemu recyklingu i produkcji REE w Europie. „Musimy odzyskiwać jak najwięcej magnesów z wyrzucanych produktów”, zauważa Martinez. „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”.
