Σουηδοί ερευνητές διερευνούν πώς οι ορυκτοί πόροι της χώρας θα μπορούσαν να υποστηρίξουν την καθαρότερη παραγωγή σπάνιων γαιών (ΣΓΓ) και των ισχυρών μαγνητών που κατασκευάζονται από αυτά. Στο πλαίσιο του ερευνητικού τομέα για τα βιώσιμα υλικά και τις ροές υλικών, ο Martin Sahlberg μελετά κατά πόσον τα κοιτάσματα της Σουηδίας θα μπορούσαν να αποτελέσουν το θεμέλιο για μια πιο βιώσιμη βιομηχανία μαγνητών.
Μαγνήτες σπάνιων γαιών και παγκόσμιοι κίνδυνοι εφοδιασμού
Πολλά από τα υλικά που απαιτούνται για καθαρότερα ενεργειακά συστήματα και προηγμένες τεχνολογίες εξακολουθούν να παράγονται μέσω διαδικασιών που συνεπάγονται σημαντικό περιβαλλοντικό κόστος. Οι μαγνήτες σπάνιων γαιών, για παράδειγμα, κατασκευάζονται σε μεγάλο βαθμό στην Κίνα, όπου οι περιβαλλοντικοί κανόνες και τα βιομηχανικά πρότυπα διαφέρουν από αυτά της Σουηδίας.
«Είναι ένα γεωπολιτικό πρόβλημα», λέει ο Martin Sahlberg, καθηγητής Χημείας Υλικών στο Πανεπιστήμιο της Ουψάλα.
«Τον τελευταίο χρόνο με τον εμπορικό πόλεμο και τους δασμούς των ΗΠΑ, είδαμε ότι η Κίνα σταμάτησε τις εξαγωγές σπάνιων γαιών. Μπορούμε επίσης να αναφέρουμε την κίνηση του Τραμπ για τη Γροιλανδία και τη Συμφωνία Ορυκτών Πόρων Ουκρανίας-Ηνωμένων Πολιτειών ως άλλα παραδείγματα γεωπολιτικών συγκρούσεων».
Η παραγωγή σπάνιων γαιών είναι επίσης δύσκολη από περιβαλλοντικής άποψης. Ο διαχωρισμός και ο καθαρισμός των στοιχείων από τα ορυκτά κοιτάσματα συχνά απαιτεί τοξικές χημικές ουσίες, ενώ οι ραδιενεργές ουσίες υπάρχουν συχνά στους ίδιους γεωλογικούς σχηματισμούς.
«Είναι μάλλον μια βρώμικη υπόθεση σήμερα», λέει ο Martin Sahlberg.
Τα στοιχεία σπάνιων γαιών είναι πιο συνηθισμένα από ό,τι υποδηλώνει το όνομά τους
Τα στοιχεία σπάνιων γαιών είναι απαραίτητα για οθόνες, μαγνήτες και άλλα λειτουργικά υλικά που παίζουν σημαντικό ρόλο στη μετάβαση σε μια πιο βιώσιμη κοινωνία. Παρά το όνομά τους, ωστόσο, τα ίδια τα στοιχεία δεν είναι ιδιαίτερα σπάνια. Η πραγματική πρόκληση είναι η εύρεση κοιτασμάτων όπου εμφανίζονται σε συγκεντρώσεις αρκετά υψηλές ώστε να καθίσταται οικονομικά εφικτή η εξόρυξη.
«Στη Σουηδία, οι δυνατότητές μας για την εξόρυξη σπάνιων γαιών, ακόμη και σε σύγκριση διεθνώς, είναι σχετικά καλές», λέει.
Η Σουηδία έχει γνωστά κοιτάσματα σπάνιων γαιών στην Kiruna, το Bergslagen και το Norra Kärr έξω από την Gränna. Το έργο του Sahlberg στοχεύει στη δημιουργία της επιστημονικής βάσης που απαιτείται για την εξόρυξη αυτών των πόρων στην εγχώρια αγορά, αναπτύσσοντας παράλληλα νέους λειτουργικούς μαγνήτες.
Αντί να αναγκάσουν τα σουηδικά ορυκτά να ταιριάζουν με τους υπάρχοντες τύπους παραγωγής, οι ερευνητές θέλουν να σχεδιάσουν μαγνήτες των οποίων η χημική σύνθεση ταιριάζει απόλυτα με τα υλικά που υπάρχουν φυσικά στα τοπικά κοιτάσματα. Αυτή η προσέγγιση θα μπορούσε να μειώσει την ποσότητα της απαιτούμενης επεξεργασίας και τις περιβαλλοντικές επιπτώσεις τόσο του καθαρισμού όσο και της κατασκευής.
«Σήμερα, η Κίνα ουσιαστικά έχει ένα παγκόσμιο μονοπώλιο, αλλά όχι μόνο έχουμε κοιτάσματα αλλά και καλή πρόσβαση σε νερό και σχετικά φθηνή ενέργεια. Υπάρχει επίσης ενδιαφέρον να ηγηθούμε της πράσινης μετάβασης εδώ στη Σουηδία», συνεχίζει.
Απογραφή των Ορυκτών Πόρων της Σουηδίας
Η διεπιστημονική προσπάθεια αναμένεται να συνεχιστεί για πολλά χρόνια. Μία από τις πρώτες προτεραιότητες είναι η δημιουργία μιας λεπτομερούς εικόνας των ορυκτών σπάνιων γαιών που διατίθενται σε όλη τη Σουηδία.
«Είναι λίγο σαν την τηλεοπτική εκπομπή What's in Your Fridge», λέει ο Martin Sahlberg για να δείξει τη διαδικασία.
«Ιστορικά, έχουμε εξορύσσει ένα συγκεκριμένο μέταλλο - σίδηρο, χαλκό ή ίσως χρυσό. Ακολουθούμε μια ευρύτερη προσέγγιση εδώ για να μάθουμε ποια στοιχεία υπάρχουν στα κοιτάσματα και σε ποιες αναλογίες. Κάνουμε μια απογραφή του «τι υπάρχει στο ψυγείο», ώστε να μπορούμε να χρησιμοποιήσουμε όλα αυτά τα στοιχεία με τον πιο αποτελεσματικό δυνατό τρόπο. Δημιουργούμε νέες «μαγνητικές συνταγές» με βάση τα στοιχεία που έχουμε διαθέσιμα», εξηγεί.
Αντί να στοχεύουν σε ένα μόνο πολύτιμο μέταλλο, οι ερευνητές σχεδιάζουν να εξετάσουν το πλήρες μείγμα στοιχείων μέσα σε κάθε κοίτασμα. Στόχος είναι να χρησιμοποιηθεί όσο το δυνατόν περισσότερο από αυτό το υλικό και να αναπτυχθούν τύποι μαγνητών προσαρμοσμένοι στους ήδη διαθέσιμους πόρους.
Χτίζοντας μια καθαρότερη διαδρομή από το βράχο στον μαγνήτη
Οι θεωρητικοί φυσικοί υλικών, οι γεωλόγοι και οι μηχανικοί υλικών συνεργάζονται για να εντοπίσουν την πιο βιώσιμη διαδρομή από τα ακατέργαστα ορυκτά κοιτάσματα στα τελικά προϊόντα. Η συνδυασμένη εμπειρογνωμοσύνη τους θα βοηθήσει στην αξιολόγηση κάθε σταδίου της διαδικασίας, από την κατανόηση της γεωλογίας έως τον σχεδιασμό και την κατασκευή των μαγνητών.
Ο Sahlberg περιγράφει την προσπάθεια ως βασική έρευνα εμπνευσμένη από εφαρμογές. Αν και το έργο επικεντρώνεται σε θεμελιώδη επιστημονικά ερωτήματα, συνδέεται στενά με τεχνολογίες που θα μπορούσαν να γίνουν ολοένα και πιο σημαντικές για τη Σουηδία και την ευρύτερη πράσινη οικονομία.
"Αυτό που κάνουμε είναι βασική έρευνα, αλλά σε έναν τομέα που είναι τεχνολογικά απίστευτα σημαντικός."
www.worldenergynews.gr
