Čeští vědci vymysleli nový způsob recyklace magnetů do elektroaut. Mohlo by to vést k nezávislosti na Číně
Čeští vědci vymysleli unikátní způsob recyklace kovů vzácných zemin, které jsou zásadní pro elektroauta, datová centra i větrné elektrárny. Mohlo by to vést k evropské nezávislosti na Číně. Ta má v podstatě monopol na těžbu těchto nerostů, které ale zpracovává vysoce neekologickým způsobem. Bez takzvaných neodymových magnetů by ale například elektroauta vůbec nejezdila.
Extrémní síla neodymových magnetů se využívá ve všech elektromotorech, ať už pohánějí auta, stíhačky nebo turbíny. Máme je i v mobilních telefonech a další elektronice.
„Je to vysoce energeticky nabitá věc, která když si nedáte pozor a vyletí, tak může rozdrtit kosti. To je přesně to, proč je ten magnet tak účinný při převádění elektřiny na pohyb a obráceně. Je to ten nejsilnější magnetický materiál, který dokážeme běžně vyrobit ve větším měřítku,“ říká pro Radiožurnál Miloslav Polášek z Ústavu organické chemie a biochemie Akademie věd o stříbrných neodymových magnetech.
Chemické složení
Z chemického pohledu jde o lanthaniody, tedy prvky vzácných zemin a v malých zkumavkách teď vidím před sebou ty čtyři nejdůležitější prášky.
„Krásně zelený praseodym, růžovofialový neodym a pak tam máme ještě therbium a dysprosium, ty se dávají do magnetů ve velmi malém množství a pro hightech použití, zejména tam, kde ten magnet se může zahřát, to jsou právě ty výkonové elektromotory,“ vysvětluje Polášek.
3:05
Studentka z Českých Budějovic vyvinula antibakteriální povrch. Za výzkum získala Cenu vlády
Číst článek
Ložiska jsou i v Evropě, ale těží se především v Číně. Ta podle Mezinárodní energetické agentury z 90 procent kontroluje i zpracování rudy, ve které jsou všechny prvky dohromady a je technologicky i ekologicky náročné je oddělit.
„Jsou potřeba kaskády zařízení, které čítají stovky až tisíce reaktorů, kde se to míchá a extrahuje, a hlavně to produkuje velké množství odpadu, kyselin, extrakčních činidel. A co je podstatné, v té rudě nejsou jenom prvky vzácných zemin, většinou se s nimi nachází i uran a thorium a generuje se i radioaktivní odpad,“ popisuje Polášek.
Recyklace magnetů
Podobně náročná je i postupně se rozvíjející recyklace magnetů z elektromotorů. A naši odborníci teď našli novou, podstatně jednodušší cestu.
„Můžeme použít vodu jako rozpouštědlo, nepotřebujeme žádná organická rozpouštědla ani koncentrované kyseliny, stačí pokojová teplota. Ta myšlenka je, aby to byla jednoduchá věc, která nebude vyžadovat super obtížné podmínky, které by nešly zvládnout v průmyslovém měřítku,“ vysvětluje doktorand Kelsea Jones, že základem jsou chelátory.
3:49
‚Jde využít materiály, které by jinak skončily na skládce.‘ Brněnští vědci pracují s vodivým betonem
Číst článek
Speciálně vytvořené organické molekuly, která umí navázat jednotlivé prvky a dají se tak vyseparovat i z vysloužilých magnetů.
„Proces začíná rozpuštěním magnetů, ke kterým přidáme chelátor a postupně vznikají komplexy. Jako první se srážejí větší lanthanoidy jako neodym a praseodym a můžeme je odliftrovat, zatímco ty větší jako terbium a dysprosium zůstanou v roztoku. A to opakujeme tak dlouho, až získáme čisté vzorky jednotlivých látek.“
České zjištění
Zároveň se podle Miloslava Poláška dá zpracovat neodymový magnet jakéhokoli složení:
„Uprostřed motoru je třeba vyšší teplota než na okraji a tím pádem je potřeba jiného složení, více odolné než na tom okraji a takže složení se liší a to je důvod, proč potřebujeme mít schopnost zpracovat libovolný materiál, abychom z něj mohli vyrobit magnet pro nejrůznější aplikace. Do hraček nebudeme dávat teplotně odolný magnet a naopak do výkonných zařízení potřebujeme dát ty hightech ty nejkvalitnější materiály.“
3:54
Co s těžko recyklovatelným mixem plastů ze žlutých kontejnerů? Zlínští experti z něj vyrábí elektřinu
Číst článek
Vysokou účinnost své metody si odborníci otestovali na reálných magnetech současných elektroaut dvou různých automobilek. „Zpracovali jsme ten magnet, prošel několika cykly dělení těch prvků až do výsledku, kdy jsme získali neodym s čistotu 99,7 procenta, což je tedy více než dostatečné na to, aby se z toho materiálu daly vyrobit nové magnety,“ říká Polášek.
A zároveň naši experti zjistili překvapivou věc. Že kromě čtyř zmíněných prvků obsahují neodymové magnety také holmium, což se zatím nevědělo.
„Všichni mluví o těch čtyřech známých prvcích a nikde se nevyskytuje ani zmínka o holminu, ale je ho tam velké množství, z hlediska recyklace významné množství. A není to náhoda, zjistili jsme to ze vzorků ze dvou různých aut různých výrobců dokonce různých kontinentů, přesto v obou případech tam bylo to holmium.“
Metodu recyklace neodymových magnetů si naši experti už patentovali a teď hledají partnera pro komerční využití. Více se také můžete dočíst v jejich odborném článku.
