لا تبدو النفايات الإلكترونية التي تراكمت في ورشة عمل بجامعة برمنغهام إجابة واضحة لمشكلة اقتصادية واستراتيجية ملحة. إنه يقع في أكياس بيضاء ، كل منها يحمل طنًا من المواد المكونة من مثلثات معدنية لامعة مقطوعة من زوايا محركات الأقراص الصلبة القديمة.
ومع ذلك ، فإن Hypromag ، وهي شركة أسسها موظفون في كلية المعادن والمواد بالجامعة ، تعتقد أن “النفايات” يمكن أن تكون مصدرًا قيماً ومربحة لما يسمى بالمعادن الأرضية النادرة الأهمية بالنسبة لأشكال الطاقة الجديدة المنخفضة الكربون التي تتناسب مع الاقتصادات المستقبلية من المحتمل أن يطالب.
تحرص الدول الغربية على تخفيف خنق الصين على الوصول إلى مجموعة مكونة من 17 معادنًا تستخدم لصنع مغناطيس قوي ومستقر للاستخدام في توربينات الرياح والسيارات الكهربائية والتطبيقات الأخرى. تستخلص تقنية Hypromag المغناطيس التي تحتوي على أرض نادرة ، والتي تشكل 10-15 في المائة من وزن محركات الأقراص الصلبة.
تسيطر الصين على حوالي 90 في المائة من القدرة العالمية لمعالجة المعادن ، وقد شددت بشكل مطرد قيود على تصدير المواد والتكنولوجيا اللازمة لمعالجتها. فرضت قيودًا جديدة على الصادرات إلى الولايات المتحدة في أواخر يناير رداً على تعريفة الرئيس دونالد ترامب على الواردات إلى الولايات المتحدة من الصين.
وفي الوقت نفسه ، قدم الرئيس ترامب عرضًا من الأرض النادرة من أوكرانيا شرطًا لدعم العسكري الأمريكي المستمر للبلاد.
وقال آلان والتون ، المدير المؤسس Hypromag: “يمكننا التنافس على أساس أنه يمكننا الوصول إلى مصادر المواد الخام داخل المغناطيس المضمّن والتي لن يتم استردادها”. “في كثير من الأحيان ينتهي بهم المطاف في مكب النفايات.”
تأسست Hypromag في عام 2018 من قبل والتون ، أستاذ المواد الحرجة والمغناطيسية ، وزملاؤه في جامعة برمنغهام. تم شراؤها من قبل وحدة Mkango Resources ومقرها كندا في عام 2023.
ويأمل المنافسون مثل Cyclic Materials ، وهي شركة ناشئة نظيفة مقرها في تورونتو ، والتي تشمل مؤيديها من صندوق Microsoft للابتكار في المناخ ، أن تعزز القيود الصينية الفرص لتسويق ما لا يزال تقنية إعادة تدوير جديدة.
وتشمل الشركات الأخرى التي تخطط لتوسيع جهود إعادة تدوير الأرض النادرة أن تقنيات أيونية مقرها بلفاست و Envipro المدرجة في طوكيو.
وقال جافين مود ، مدير مركز الاستخبارات الحرجة في المملكة المتحدة المدعوم من الحكومة ، إن دول مثل بريطانيا بحاجة إلى النظر في “جميع الخيارات” لضمان الوصول إلى المعادن الحرجة.
في حين أن المملكة المتحدة تستورد حوالي 5،000-10،000 طن من مغناطيس الأرض النادرة سنويًا في المنتجات والمكونات النهائية ، إلا أن حوالي 1 في المائة فقط يتم إعادة تدويرها حاليًا ، على غرار الدول الصناعية الأخرى.
“نحن بحاجة إلى النظر إلى الإنتاج المحلي في المستقبل حيث يمكننا. . . (وأيضًا) انظر إلى إعادة التدوير “، قال مود.
وفي الوقت نفسه ، أشار أحمد غاهرمان ، الرئيس التنفيذي للمواد الدورية ، إلى أن المغناطيس كانت هشة وتميل إلى أن تكون مغطاة بالطلاء وغالبًا ما يتم لصقها في مكانها. وقال “هذا يجعل استرداد المغناطيس من منتجات نهاية الحياة صعبة”.
مفتاح تقنية Hypromag هو وعاء أسطواني قامت بتثبيت أرضية فوق أكوام النفايات. يقوم العمال بتحميل أسطوانة دوارة داخل الأسطوانة مع ما يصل إلى طن من النفايات ثم يغلقون أبواب محكمة الإغلاق وضخ الأسطوانة المليئة بالهيدروجين النقي.
تدخل ذرات الهيدروجين في تشققات صغيرة في المغناطيس ، مما تسبب لها في التحطيم والانفصال عن المادة المحيطة. على مدار أربع إلى ثماني ساعات ، يقع الغبار المكون من مكونات مغناطيسية في الجزء السفلي من الوعاء ، بينما تبقى أجزاء من المواد الأخرى مثل الصلب والألمنيوم في الغالب في الأسطوانة.
وقال نيك مان ، المدير الإداري لشركة Hypromag ، إن هذه التقنية سمحت للشركة بإنقاذ مكونات المغناطيس بطريقة “طريقة نظيفة تمامًا” دون الحاجة إلى عمل باهظ الثمن.
وقال غهرمان إن تقنية التقنيات الدورية استخدمت “عملية ميكانيكية” للوصول إلى المغناطيس في المنتجات ، قبل فصل العناصر الفردية عن طريق غمر المغناطيس في المواد الكيميائية.
تقدم الشركتان العملاء منتجات نهائية مختلفة.
مع معظم أنواع النفايات ، تأخذ Hypromag مادة المغناطيس المنهارة-عادةً سبيكة تحتوي على الحديد والبورون والنيوديميوم المعدني النادر-وينبعثها لإزالة المواد غير المرغوب فيها مثل قطع من طلاء النيكل. يطحن المادة المنخل في مطحنة لإنتاج سبيكة يمكن إرجاعها إلى مغناطيس جديد.
تقول Hypromag إن نهجها يقلل من المعالجة والطاقة اللازمة لإعادة التدوير مقارنة بالبدائل. تخطط الشركة لإعادة تدوير مجموعة من منتجات نهاية الحياة ، بما في ذلك محركات السيارات ومولدات التوربينات الريفية ومكونات الماسح الضوئي التصوير بالرنين المغناطيسي بالإضافة إلى قطع غيار القرص الصلب.
في هذه الأثناء ، أصر Ghahreman على أن مقاربة شركته كانت متفوقة على نهج “Magnet to Magnet” الخاص بـ Hypromag لأنه أنتج المعادن أو الخامات المنفصلة ، بدلاً من السبائك المختلطة. سمح ذلك للشركات باستخدام الأرض النادرة لتطبيقات أخرى غير صنع المغناطيس.
وقارن العملية لإعادة تدوير البيتزا.
“عندما تقوم بإعادة تدوير البيتزا مع تقنيتنا ، فإنك تنتقل من البيتزا إلى الدقيق والملح والفلفل وجميع المكونات الأخرى التي نستخدمها” ، قال غاهرمان. “مع تقنية المغناطيس ، يمكنك الانتقال من البيتزا إلى العجين.”
قام كل من Hypromag و Cyclic Technologies بنجاح بجمع الأموال لتوسعات السعة.
تعتزم التقنيات الدورية زيادة طاقتها الإنتاجية إلى 600 طن من أكاسيد الأرض النادرة سنويًا بحلول نهاية هذا العام ، من 100 طن في عام 2024. وتخطط أيضًا لفتح مصنع أمريكي بسعة 1200 طن من أكاسيد الأرض النادرة هذا العام و مصانع مفتوحة في كندا وأوروبا بحلول عام 2028.
وقال غهرمان: “نحن طموحون في مقدار الأراضي النادرة التي نود إنتاجها” ، مضيفًا أن أساليب الشركة كانت “فعالة من حيث التكلفة”.
تعتزم Hypromag إنتاج ما بين 25 و 30 طنًا في السنة بعد بدء إنتاج أكبر على نطاق واسع في مصنع جديد للأعلى من المقرر الانتهاء منه في الربع الثاني من العام في Tyseley ، جنوب برمنغهام.
إنه يتوقع أن تصل القدرة على هذا المصنع وأخرى مخطط لها لـ Pforzheim ، في ألمانيا ، إلى 350 طنًا من السبائك للمغناطيس ، وتخطط أيضًا لمصنع في Fort Worth ، تكساس ، يمكن أن ينتج ما يصل إلى 1000 طن من السبائك سنة.
وقال والتون إن جهود إعادة التدوير للشركة سيكون لها فوائد أوسع لأنها يمكن أن تحرر الاقتصادات في جميع أنحاء العالم من إنتاج “مركزي للغاية” للأرض النادرة في الصين.
هذه التكنولوجيا. . . وقال والتون: “هي وسيلة لتجريد كميات كبيرة جدًا من الأرض النادرة وخلق إمدادات محلية”.
