Μόνιμοι μαγνήτες από σπάνιες γαίες

Οι σπάνιες γαίες είναι μια ομάδα δεκαεπτά (17) μεταλλικών στοιχείων, μεταξύ των οποίων το νεοδύμιο (Nd), το δυσπρόσιο (Dy) και το πρασεοδύμιο (Pr), τρεις ορυκτές πρώτες ύλες που είναι απαραίτητες για την κατασκευή μόνιμων μαγνητών.
Οι μαγνήτες αυτοί, γνωστοί και σαν μαγνήτες νεοδυμίου, δίνουν τη δυνατότητα στις ανεμογεννήτριες να παράγουν ανανεώσιμη ενέργεια και στις μηχανές των αυτοκινήτων να ηλεκτροκινούνται. Στόχος η σταδιακή επικράτηση της πράσινης ενέργειας και η καθιέρωση μιας κλιματικά ουδέτερης οικονομίας. Είθισται σήμερα, ολοένα και περισσότερο, νέες τεχνολογίες και καινοτόμα προϊόντα να προσεγγίζονται μέσα από τις αλυσίδες ορυκτών πρώτων υλών με τις οποίες συνδέονται λειτουργικά και παραγωγικά.
Η τεχνολογία λοιπόν των μόνιμων μαγνητών συνδέεται άμεσα με την αλυσίδα των σπανίων γαιών (στην περίπτωση αυτή των Nd, Dy και Pr) που αποτελείται από τέσσερα βασικά στάδια / τομείς. Στο αρχικό στάδιο βρίσκεται η εξόρυξη κοιτασμάτων σπανίων γαιών, που ακολουθείται από τα δύο στάδια παραγωγής οξειδίων σπανίων γαιών και εξαγωγής/ανάκτησης μετάλλων Nd, Dy και Pr, με τελικό στάδιο την βιομηχανία κατασκευής μόνιμων μαγνητών.
Η Κίνα ελέγχει συνολικά την συγκεκριμένη αλυσίδα, εξορύσσοντας το 58% σπανίων γαιών στον κόσμο, παράγοντας το 89% οξειδίων σπάνιων γαιών, εξάγοντας μεταλλουργικά το 90% του Nd, του Dy και του Pr και κατασκευάζοντας το 92% των μόνιμων μαγνητών (Σχήμα 1).
Μέχρι το 2050, οι ανάγκες Nd, Dy και Pr θα αυξηθούν πάνω από 6 φορές (Σχήμα 2), κυρίως λόγω της εκθετικά ανοδικής ζήτησης τους από τις βιομηχανίες ανεμογεννητριών και ηλεκτρικών αυτοκινήτων (Σχήμα 3).
Για να συμβεί αυτό βασική προϋπόθεση είναι η θεαματική αύξηση της μεταλλευτικής τους παραγωγής, λαμβάνοντας υπόψη ότι «εν δυνάμει» αποθεματικές πηγές, είναι τα κοιτάσματα σπανίων γαιών, τα «εν γένει» μεταλλευτικά απόβλητα, καθώς και τα ανακυκλώσιμα χρησιμοποιημένα προϊόντα (Σχήμα 4).
Με πληροφορίες από Rare Earth Permanent Magnets, U.S. Department of Energy (μετάφραση: Ν. Αρβανιτίδης, Δρ. Οικονομικός Γεωλόγος)