Materie prime critiche: sostituzione nei magneti permanenti
Oggi concludiamo il nostro tris di articoli sulle attività dell’UE per trovare sostituti delle materie prime critiche parlando in particolare della loro sostituzione nei magneti permanenti. In occasione del terzo workshop strategico della rete d’innovazione sulla sostituzione delle materie prime critiche organizzato a febbraio da CRM_INNONET, i rappresentanti di tre progetti finanziati dall’UE dedicati a questo particolare aspetto della sostituzione – VENUS, ROMEO e REFREEPERMAG – hanno presentato le proprie attività e i propri obiettivi. VENUS ll dott. Jon Madariaga della Tekniker in Spagna, coordinatore del progetto VENUS, ha dato inizio alla sessione sulla sostituzione nei magneti permanenti parlando dei trasporti su strada. Negli ultimi anni, grazie a tecnologie migliori, i veicoli elettrici (VE) puri sono diventati un’alternativa più fattibile alle automobili a petrolio. Ci sono però ancora alcune significative difficoltà da superare – in particolare il fatto che la maggior parte delle macchine elettriche efficienti usa magneti permanenti composti da materiali delle terre rare come il neodimio (terre rare leggere) e il disprosio (terre rare pesanti). Il 95 % dell’approvvigionamento globale di questi materiali proviene dalla Cina e si teme che il paese possa ridurre nuovamente le esportazioni come successe nel 2010. È per questo che il progetto VENUS si è proposto di progettare macchine elettriche con meno materiali magneti permanenti, con materiali diversi dalle terre rare o persino senza magneti. Il team ha seguito due vie in parallelo – l’uso di motori a riluttanza commutata (SRM) o l’uso di motori a riluttanza sincrona con magneti permanenti ((PM)SynRM). Come ha spiegato il dott. Madariaga, VENUS è diviso in tre fasi – progettazione, produzione e integrazione in un’Azure Ford Transit Connect, seguita da test di guida. Sono già stati fatti straordinari progressi per quanto riguarda la progettazione e il dott. Madariaga prevede che il team comincerà la fabbricazione del primo prototipo entro aprile, procedendo in seguito all’integrazione nel veicolo. ROMEO Il progetto ROMEO presentato dal coordinatore del progetto, il prof. Dr. Spomenka Kobe dell’Istituto Jožef Stefan in Slovenia, si occupa di diminuire drasticamente la quantità di terre rare pesanti necessarie nei magneti permanenti per il settore delle energie rinnovabili e di sostituire completamente i magneti permanenti con nuovi materiali magnetici. I motori per i veicoli elettrici e i generatori delle turbine eoliche, per esempio, hanno bisogno di forti magneti coercitivi per funzionare a temperature ben al di sopra dei 100 gradi e sopportare il campo inverso altamente smagnetizzante. Come i magneti attualmente usati nei VE, questi magneti si basano sugli elementi delle terre rare neodimio e disprosio. Come il prof. Dr. Spomenka Kobe ha spiegato, ROMEO aveva due obiettivi principali – il primo consisteva nello sviluppo di diverse strategie di ingengeria microstrutturale al fine di migliorare drasticamente le proprietà dei magneti (specialmente la coercività) basati su una composizione con una drastica riduzione dei materiali delle terre rare pesanti o puramente basati su elementi delle terre rare leggeri; mentre il secondo consisteva nello sviluppo di un magnete completamente privo di terre rare. Anche se il progetto non si concluderà prima della fine di quest’anno, il primo di questi obiettivi, che permetterà l’uso di magneti a temperature superiori ai 100 gradi, è già stato raggiunto. Lo sfruttamento dei risultati di ROMEO avverrà adesso in due fasi: dall’idea al prototipo e dal prototipo al mercato. REFREEPERMAG Concludendo la sessione sui magneti permanenti, il coordinatore del progetto REFREEPERMAG, il dott. Dimitris Niarchos del Centro nazionale di ricerca scientifica “Demokritos” in Grecia, ha spiegato che il progetto è il primo ad aver adottato un approccio combinatorio allo sviluppo di magneti permanenti senza terre rare. Gli aspetti innovativi del progetto, ha spiegato il dott. Niarchos, sono la modellazione combinatoria di leghe a base di ferro-cobalto (che sono abbondanti e poco costosi); la sintesi e la caratterizzazione combinatorie e nuove tecniche di compattazione per i magneti sintetizzati. Il team del progetto ha seguito quattro percorsi diversi nel tentativo di svilppare magneti permanenti senza terre rare e il suo lavoro è già stato riconosciuto con un premio per il “Miglior progetto in corso” nelle Tecnologie industriali e dei materiali nell’ambito del 7° PQ. In definitiva il dott. Niarchos spera che il progetto riuscirà a ottenere una sostituzione sostenibile e duratura dei materiali ad approvvigionamento critico necessari per le innovazioni nei settori ad alto contenuto tecnologico delle industrie europee. Permettendo sostituti affidabili, il progetto darà il suo contributo al passaggio a risorse senza terre rare per dispositivi nelle tecnologie dei display e dei microsensori nelle quali la sostituzione non è possibile e per far scendere il costo delle materie prime delle terre rare.
Paesi
Grecia, Spagna, Slovenia