Seksjonen forskning består av saker som er skrevet av ansatte i Forskningsrådet, Sintef, NTNU og UiO.
SINTEFs Ana Maria Martinez har tro på at høytemperatur elektrolyse kan brukes til å gjenvinne sjeldne jordartsmetaller fra skrap. Her har hun åpnet en digel etter et elektrolyse-forsøk. (Bilde: Thor Nielsen/SINTEF)

NEODYM OG DYSPROSIUM

Ny forskning skal gjøre det mulig å hente ut sjeldne jordarter fra avfall

Knapphet på sjeldne jordartsmetaller uroer EU.

  • Forskning

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: Ser på byer som metallgruver

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 materialet må ha tilstrekkelig renhet for å kunne resirkuleres, og man må være sikker på at det ikke følger med forurensning fra andre uønskede materialer, forteller Odd Løvhaugen på 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.

Les også: De beste meteorittene er verdt 40 ganger mer enn gull

Bildet viser 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.
Bildet viser 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. Thor Nielsen/SINTEF

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.

Les også: Denne skaper sladd-trøbbel i politiets arkiv

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.

Les også: Terje laget regne-app som ingen forstod

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.

Denne saken ble opprinnelig publisert på Gemini.no – et nettsted for forskningsnytt fra NTNU og Sintef. Artikkelforfatteren er tilknyttet NTNU.

Flere saker fra Gemini:

– Hvis vi kunne brette ut poreveggene i fem gram aerogel, ville det dekke Lerkendal stadion  

Denne beskytter gruvearbeidere verden over

Ny type plast lager strøm av temperaturforskjeller  

Kald CO2-fangst kan redusere prisen med 30 prosent