Det haster å gjenvinne sjeldne metaller
Sjeldne jordartsmetaller er viktige ingredienser i grønne energisatsinger – som vindmøller og miljøbiler. Men knapphet på metallene uroer EU.
Etterspørselen etter metaller som neodym (Nd) og dysprosium (Dy) har vokst mye raskere enn produksjonen. Metallene brukes blant annet i generatorer som lager strøm i vindmøller og i elektromotorer som driver el- og hybridbiler. Men de finnes også i hverdagsprodukter som pc-er og mobiltelefoner.
De sjeldne jordmetallene befinner seg i jordskorpa, men ikke i høye nok konsentrasjoner. Til nå er det derfor ett land som har forsynt hele verden med grunnstoffene, Kina. Men i de siste årene har landet begynt å begrense sin eksport av disse materialene.
Prognosene viser at det kan bli knapphet på metallene allerede fra neste år av.
- Les også: Byer er også metallgruver
Bildet vier innmaten av et batteri etter behandling med høytemperatur metallurgiske prosesser ved SINTEF. Separert ut i midten nederst, er en nikkel-og kobberlegering, mens slagget øverst til høyre inneholder sjeldne jordartsmetaller. Foto: Thor Nielsen
Materialet må være rent
Derfor seiler gjenvinning av sjeldne jordartsmetaller fra skrap opp som viktig forskningstema. Sju store forskningsinstitutter i Europa (Fraunhofer, CEA, TNO, VTT, SINTEF, Tecnalia og SP) har gått sammen og investert penger i et felles program (“Value from waste”) for å takle denne viktige saken .
– Tanken er å hente ut verdifulle materialer fra avfallsstrømmer. Utfordringene ligger i at de sjeldne metallene finnes i svært liten andel avavfallet. Det gjør det vanskelig å resirkulere. I tillegg må man være sikker på at det ikke følger med forurensning fra andre uønskede materialer, forteller Odd Løvhaugen ved SINTEF IKT.
Forskerne legger derfor mye arbeid i å finne fram til hvilke produkter som kan inneholde forurensinger, hvilke metoder som er best til å analysere og måle innholdet av de forurensede materialene, og når slike produkter kan forventes å dukke opp som avfall.
I tillegg er det vurdert utvinningsmetoder, teknikker for å resirkulere nanopartikler i behandlingsprosessen, og hvordan man skal analysere materialinnholdet i asken etter forbrenning.
Teknologi fra aluminium- og smelteverksindustrien SINTEF koordinerer det store EU-programmet, og to grupper av material-teknologer er med i kappløpet mot å finne gode metoder for analyse og utvinning.
Som innfallsvinkel har forskerne valgt teknologi som er kjent fra aluminium- og smelteverksindustrien. I jakten på kilder for gjenvinning, har flere kastet blikket på permanentmagneter. Dette er det viktigste produktet som inneholder sjeldne jordartsmetaller – målt både etter verdi og volum.
Kasserte magneter
Ut fra forsøk, har SINTEF-forskerne tro på at elektrolyse-teknologien fra aluminiumverkene kan brukes til å gjenvinne magnet-legeringer fra kasserte magneter og skrapmateriale fra magnetprodusentene. Det vil ta tid før andelen av vrakede miljøbiler er så høy at bilmotorer kan gjenvinnes, derfor skal magnetlegeringer hentes i kapp fra magnetprodusentene. Men fortsatt er prosessen treg, og mye arbeid gjenstår før det kan slås fast om man kommer helt i mål. Lykkes forskerne, vil de ha en metode som er mye enklere enn alternative prosesser basert på bruk av sterke syrer.
Krever løsninger Flere problemer må også løses på trinnene foran elektrolyse-prosessen. Blant annet må innsamlings- og demonteringsløsninger for brukte magneter på plass, og magnetene må demagnetiseres lokalt siden langtransport av intakte permanentmagneter er forbudt.
– Andre utfordringer er å kartlegge metoder som kan påvise og karakterisere nanopartikler i gasser, vann og fast materiale, sier Odd Løvhaugen, – og vi må opprette en verktøykasse av metoder for å vurdere oppførselen til nanopartikler i avfallsbehandlingsprosesser.
Se hva regjeringen skriver om dette
