Nissan postawił na recykling silników elektrycznych i odzyskiwanie z nich materiałów, w tym rzadkich metali. Badanie nad nową technologię już trwają w Japonii, a patent ma wejść na rynek w okolicach 2025 roku.
O tym, że recykling baterii aut elektrycznych jest już możliwy, pisaliśmy niedawno na łamach naszego portalu. Teraz temat ten został rozszerzony o recykling silników elektrycznych. Okazuje się, że Nissan w porozumieniu z Uniwersytetem w Wasedzie prowadzą w Japonii testy mające pomóc w opracowaniu procesu recyklingu, który ma pozwolić na wydajne odzyskiwanie związków metali ziem rzadkich z magnesów stosowanych w silnikach zelektryfikowanych samochodów. Pomysłodawcy idei chcą, aby rozwiązanie zostało wdrożone do użytku najpóźniej w połowie lat 20 XXI w.
Odzyskiwanie metali z silników elektrycznych
Branża motoryzacyjna i rządy na świecie wręcz na siłę promują elektryfikację pojazdów dla rzekomego zmierzenia się ze zmianami klimatu i osiągnięcia neutralności pod względem emisji dwutlenku węgla. Większość silników w zelektryfikowanych samochodach wykorzystuje magnesy neodymowe, które zawierają trudno dostępne metale ziem rzadkich, takie jak neodym czy dysproz. Zmniejszenie wykorzystania tych metali jest ważne nie tylko ze względu na ograniczenie szkodliwych dla środowiska procesów stosowanych w górnictwie i rafinacji, ale również na brak równowagi między podażą a popytem, który prowadzi do fluktuacji cen zarówno dla producentów, jak i konsumentów.
Żeby ograniczyć wykorzystywania tych rzadkich i cennych surowców, od 2010 roku Nissan już w fazie projektowej zmniejsa zawartość ciężkich pierwiastków ziem rzadkich (ang. REE) w magnesach wykorzystywanych w jednostkach napędowych. Co więcej, Nissan ponownie przetwarza te pierwiastki usuwając magnesy z silników, które nie spełniają standardów produkcyjnych i nie mogą być ponownie instalowane w pojazdach, a następnie zwraca magnesy ich dostawcom. Aktualnie proces ten składa się z kilku etapów, w tym ręcznego demontażu i usuwania komponentów. Dlatego też stworzenie prostszego i bardziej ekonomicznego procesu jest istotne dla osiągnięcia wyższego współczynnika recyklingu w przyszłości.
Od 2017 roku Nissan współpracuje z Uniwersytetem w Wasedzie, który ma bogate doświadczenie w badaniu recyklingu i wytapianiu metali nieżelaznych. W marcu 2020 roku udało się w ramach współpracy opracować proces pirometalurgiczny niewymagający demontażu silnika.
Etapy procesu:
- Materiał do nawęglania i surówka hutnicza są dodawane do silnika, który potem jest podgrzewany do temperatury co najmniej 1400 stopni Celsjusza i zaczyna się topić.
- W celu oksydacji pierwiastków ziem rzadkich do stopionej mieszanki dodawany jest tlenek żelaza.
- Do mieszanki dodawana jest niewielka ilość topnika na bazie boranu, który jest w stanie rozpuszczać tlenki pierwiastków ziem rzadkich w niskich temperaturach i ma wysoką skuteczność w ich odzyskiwaniu.
- Stopiona mieszanka dzieli się na dwie warstwy płynne – jedna z nich to stopiona warstwa tlenków (żużel), która zawiera pierwiastki ziem rzadkich unoszące się na górze, a druga warstwa to stop żelaza i węgla (Fe-C) o większej gęstości, który opada na dno.
- Pierwiastki ziem rzadkich są odzyskiwane z żużlu.
Testy wykazały, że proces ten pozwala na odzyskanie z silników nawet 98% pierwiastków ziem rzadkich. Przekłada się to także na oszczędność czasu o około 50% w porównaniu do obecnie stosowanej metody, ponieważ nie ma potrzeby rozmagnesowywania, usuwania ani demontażu magnesów. W przyszłości Uniwersytet w Wasedzie i Nissan będą kontynuować testy na dużą skalę w centrach badawczych w celu praktycznego wdrożenia, a Nissan będzie nadal gromadził silniki ze zelektryfikowanych samochodów, aby jeszcze lepiej rozwinąć swój system recyklingu.
Nissan będzie starał się osiągnąć neutralność węglową i zerowy poziom wykorzystania nowych surowców materiałowych, a jednocześnie promował użytkowanie samochodów zelektryfikowanych oraz recykling i zmniejszony udział pierwiastków ziem rzadkich w procesie produkcji.
Zobacz: Recykling baterii samochodowych pozwala odzyskać 95% materiałów!
Dodaj komentarz