Neodüümmagnetid on haruldaste muldmetallide elementidest valmistatud haruldaste muldmetallide magnetid. Haruldased muldmetallid on maakoores leiduvad metallid ja neid materjale tuleb neodüümmagnetite tootmiseks kaevandada. Kaevandamisprotsess võib põhjustada keskkonnakahju, kui seda tehakse valesti või protsessis kasutatavaid kemikaale hoolikalt haldamata. Lisaks võib neodüümmagnetite tootmine keskkonda paisata ohtlikke kemikaale.
Neodüümi ebaseaduslik kaevandamine on pidev probleem ja võib põhjustada olulist keskkonnakahju. Seda tüüpi reguleerimata kaevandamine toimub sageli äärealadel, kus on vähe eeskirju ja kaitsemeetmeid, mis suurendab nii kaevandamisprotsessist kui ka reguleerimata jäätmete kõrvaldamisest tulenevat reostust. Lisaks kasutavad illegaalsed kaevurid sageli elavhõbedat neodüümi maagist eraldamiseks, vabastades selle keskkonda ja aidates kaasa edasisele reostusele.
Neodüümmagnetite tootmisel võib olla ka negatiivne keskkonnamõju. Selle põhjuseks on ohtlike kemikaalide, näiteks väävelhappe ja vesinikkloriidhappe kasutamine tootmisprotsessis. Need kemikaalid võivad kahjustada kohalikku elusloodust ja ökosüsteeme, kui neid ei kõrvaldata õigesti. Lisaks võivad neodüümimaagi kaevandamisel ja töötlemisel eralduda tolmuosakesed, mis võivad saastada ümbritseva piirkonna õhku ja vett.
Magnetite levinumad kasutusalad
Maailmas toodetakse nii püsi- kui ka elektromagneteid tohutult. 2018. aastal toodeti maailmas haruldaste muldmetallide magneteid hinnanguliselt umbes 4,5 miljonit tonni. Sellest üle 95 protsendi moodustasid neodüümraudboor (NdFeB) magnetid. Seda tüüpi magnetid on väidetavalt püsimagnetite seas üks tugevamaid ja stabiilsemaid.
NdFeB magneteid kasutatakse mitmesugustes rakendustes, sealhulgas elektrimootorites ja generaatorites, mikrofonides, kõlarites, kõrvaklappides, pumpades ja kompressorites. Neid kasutatakse ka arvutite kõvaketastes, elektrilistes tööriistades, MRI-skannerites ja paljudes rohelise energia tehnoloogiates. Tänu laiale kasutusalale ei ole üllatav, et NdFeB magnetid on muutunud uskumatult väärtuslikeks kaubaks. Nõudlus seda tüüpi magnetite järele kasvab aasta-aastalt ja need muutuvad globaalses tootmiskeskkonnas üha olulisemaks.
Kontrollige oma kodu ja oleme kindlad, et leiate midagi, mis on selle sisemiste komponentide seest magnetiseeritud. Näiteks kasutavad tootjad magneteid kõige sagedamini. Magnetid tagavad tiheda tihenduse, parandavad teatud elektroonikaseadmete võimsust ja aitavad stabiliseerida.
Neodüümmagneti tootmine ja ressursside tarbimine
Neodüümmagnetid on teatud tüüpi püsimagnetid, mis on valmistatud neodüümi, raua ja boori sulamist. Püsimagneteid nimetatakse nn, kuna need säilitavad oma magnetilised omadused isegi siis, kui nad puutuvad kokku magnetväljaga. Püsimagnetid on valmistatud looduslikult esinevatest metallidest, mis on kergesti magnetiseeritavad, nagu koobalt, ferriit, raud, nikkel ja haruldased muldmetallid. Neid ferromagnetilisi materjale kombineeritakse ja muudetakse, et luua keerukaid ja vastupidavaid magneteid, mis on valmis kasutamiseks tööstus- ja kaubandussektoris. Teisisõnu on magnetitel püsimagnetväljad. Need magnetid on uskumatult võimsad ja neid kasutatakse laialdaselt mitmesugustes rakendustes, alates olmeelektroonikast kuni puhta energiani. Nende tootmisel on aga märkimisväärne mõju ressursside tarbimisele.
Neodüümmagnetite peamine allikas on haruldased muldmetallid, mida kaevandatakse ja rafineeritakse neodüümi ekstraheerimiseks. Kahjuks on see protsess uskumatult ressursimahukas ja nõuab mitmesuguste kemikaalide kasutamist, millel võib olla kahjulik keskkonnamõju. Haruldaste muldmetallide peamine allikas on Sise-Mongoolia, mis toodab umbes 80 protsenti ülemaailmsest varust. Kuna nõudlus neodüümmagnetite järele suureneb, avaldatakse Sise-Mongoolia inimestele ja keskkonnale rohkem survet tootmise suurendamiseks, mis põhjustab ressursside suuremat pinget.
Seetõttu on oluline, et neodüümmagneteid kasutavad inimesed oleksid teadlikud nende ressursitarbimisest ja võtaksid meetmeid oma tootmise keskkonnamõjude piiramiseks. Ajutiselt selgesõnaline olelustsükli hindamine kui keskkonnategevuse tulemuslikkuse otsustusvahend haruldaste muldmetallide projektide arendamisel. See võib hõlmata säästvate haruldaste muldmetallide hankimist või võimaluse korral neodüümmagnetite asendamist muude materjalidega. Neid muudatusi tehes saame vähendada neodüümmagneti tootmise ressursikulu ja lõppkokkuvõttes aidata kaitsta keskkonda.
Mõned ettevõtted on isegi hakanud tootma ainult ringlussevõetud magneteid. Magnetid on ka jätkusuutlik alternatiiv paljudele ühekordselt kasutatavatele toodetele. Jae- ja äripindadel on magnetid ideaalsed ühekordselt kasutatavate esemete, näiteks kleebiste, paberbännerite, teibi jms asendamiseks.
Magnetite jaoks mõeldud Nd/Pr ja Dy/Tb ülemaailmse tootmise keskkonnamõjud aastatel 2013 ja 2035
Joonistel 6 ja 7 on näidatud, kuidas Nd ja Pr kasutatakse magnetirakendustes kogu maailmas aastatel 2013 ja 2035. Andmed on normaliseeritud, kasutades 2000. aasta globaalseid keskkonnamõju hinnanguid (van Oers, 2015). Absoluutväärtus sisaldab tugiteavet S3. Nd/Pr tootmise mürgisus inimestele on ilmselt kõige olulisem ökoloogiline probleem. Samamoodi on suhteliselt väikese tähtsusega Maa atmosfääri ökoloogiline degradatsioon.
Elektriautode tõttu võib liitiumi ja koobalti nõudlus 2050. aastaks kasvada kümme kuni kakskümmend korda. Düsproosiumi ja neodüümi nõudlus suureneb järgmise 25 aasta jooksul hinnanguliselt seitse kuni kakskümmend kuus kordaelektrisõidukidja tuuleturbiinid. Kuid REE-l on ka sünged väljavaated: viis, kuidas ettevõtted maavarasid kaevandavad, kahjustab suuresti kogukondi ja saastab ümbritsevaid alasid.
Kuidas magnetid keskkonda mõjutavad?
Kahjuks on magnetid ka oluline osa keskkonnareostusest ja ka kliimamuutustest ning saaste on probleem kogu maailmas. Magneteid saab valmistada taastumatutest ressurssidest, näiteks metallidest.
Neodüüm-raud-boor (Nd-Fe-B) magnetites kasutatavate haruldaste muldmetallide (REE) esmane tootmine on seotud nii kaevandamise kui ka töötlemise keskkonnamõjudega. On oletatud, et jääkide Nd-Fe-B magnetite ringlussevõtt vähendaks REE esmast tootmist ja seega ka keskkonnamõjusid.
Üldiselt võivad magnetid avaldada keskkonnale nii positiivset kui ka negatiivset mõju. Oluline on arvestada nende olelusringi inventari ning tootmis- ja ringlussevõtuprotsessides kasutatava energiaga. Lisaks võib magnetite õige kasutusest kõrvaldamine nende elutsükli lõpus aidata vähendada ohtlikke jäätmeid ja säästa ressursse. Neid samme astudes saab magneteid kasutada keskkonnasõbralikul viisil, mis aitab vähendada nende keskkonnamõjusid ja aitab kaasa säästvale arengule.
Püsimagnetite keskkonnamõjude mõistmiseks on vaja läbi viia elutsükli hindamine (LCA). Seda tüüpi hindamine hõlmab kõiki tootmisprotsessi etappe alates haruldaste muldmetallide elementide kaevandamisest kuni kasutusea lõppenud magnetite kõrvaldamiseni. Analüüsides iga etapi võimalikke mõjusid, on võimalik kindlaks teha, kus saab teha parandusi ja kuidas vähendada neodüümmagnetitega kaasnevat keskkonnakahju nende eluea jooksul.
Mõistes nende magnetite keskkonnamõju, saavad organisatsioonid püüda oma jalajälge minimeerida, tehes jätkusuutlikke ostuotsuseid ja rakendades parimaid tavasid, mis piiravad neodüümmagnetite keskkonnakahju. Lisaks saavad organisatsioonid vastutustundlikke kaevandamis- ja tootmistavasid uurides veenduda, et nad sooritavad oste, mis minimeerivad negatiivset mõju keskkonnale. Lõppkokkuvõttes saavad organisatsioonid oma protsesside ja toodete hoolika kaalumise ja juhtimisega vähendada haruldaste muldmetallide magnetite keskkonnamõju.
