Escasez creciente: el riesgo de escasez de neoimanes en los vehículos eléctricos

Recientemente, se ha prestado mucha atención a la fluctuante oferta de chips; sin embargo, otro problema paralelo al suministro de chips es la escasez de elementos de tierras raras (REE).

Un factor importante en la escasez de REE es la creación de imanes de neodimio (NdFeB, NIB o imanes neo).

Los imanes Neo son imanes permanentes hechos de una aleación del elemento de tierras raras neodimio (Nd) y algo de contenido de hierro (Fe) y boro (B). Estos imanes pueden contener niveles variables de otros REE, incluidos disprosio (Dy), terbio (Tb) y praseodimio (Pr). Estos elementos se utilizan para mejorar la resistencia a la corrosión y mejorar la coercitividad intrínseca. Algunos imanes neo tienen un revestimiento de NiCuNi para aumentar las temperaturas de funcionamiento intrínsecamente bajas a 160 °C.

La razón por la que estos imanes son esenciales se debe a sus propiedades magnéticas únicas que se utilizan en una amplia variedad de aplicaciones y componentes eléctricos.

Con su composición única, estos imanes de tierras raras tienen excelentes propiedades magnéticas, incluida una buena fuerza magnética (52MGOe), que se mide por la fuerza coercitiva y la densidad de flujo.

También son fáciles de procesar en formas únicas. Los imanes Neo son más ligeros que los imanes de ferrita. Además, al estar relativamente más disponibles, no son tan caros como (por su fuerza) los imanes de samario-cobalto (SmCo) de menor grado, clasificados en 32MGOe.

Una aplicación creciente de estos imanes es en la industria de fabricación de vehículos eléctricos como componentes de motores magnéticos.

Aunque son frágiles y deben manipularse con precaución, los imanes NdFeB (neodimio-ferrita-boro) siguen siendo la mejor solución para incluir en la fabricación de motores EV debido a las características mencionadas anteriormente. Sin embargo, su escasez es inminente.

Para 2030, con el auge de la industria de los vehículos eléctricos, se necesitarán decenas de millones de vehículos eléctricos para satisfacer las necesidades del mercado. Cada motor EV contiene 1-2 kg de imanes permanentes, mientras que los vehículos híbridos tienen poco menos de 0,5 kg.

Según la IAE (Agencia Internacional de la Energía), el número de vehículos eléctricos pasará de 3,1 millones en 2017 a 125 millones en 2030; incluso si se consideran predicciones más conservadoras para 2030 (realizadas por IDTechEx), como el aumento de la demanda de imanes permanentes en un 31%, el problema de la escasez sigue prevaleciendo.

Los motores magnéticos permanentes en vehículos eléctricos pueden considerarse superiores a los motores de inducción en vehículos eléctricos, debido a su mayor eficiencia. El cambio del Modelo 3 de Tesla a una fabricación de imanes de motor permanentes para vehículos del mercado masivo fue una prueba más de que los imanes de NdFeB son los impulsores de la electrificación. El campo de prácticas de Tesla es el mejor actual; sin embargo, los vehículos eléctricos chinos con baterías de origen local están en segundo lugar. Actualmente, China domina el mercado de baterías de litio.

El problema con los imanes de NdFeB es que los elementos raros Dy y Tb utilizados para la mejora térmica en los imanes de NdFeB solo se extraen en un puñado de lugares. Las grandes minas chinas de Dy y Tb en el sur del país hacen que todos los demás mercados dependan en gran medida de la oferta y el dictado de precios con cuotas de exportación.

Una posible solución que puede aliviar la carga es el desarrollo de una fuente de disprosio por parte de Northern Minerals de Australia y varias otras ubicaciones mineras de tierras raras que otras compañías pretenden desarrollar en Rusia, Brasil e India.

La escasez también es consecuencia de otras aplicaciones de imanes de NdFeB. Los discos duros, los sujetadores magnéticos, los equipos de audio, la maquinaria de elevación, los escáneres de resonancia magnética, los sensores ABS, por nombrar algunos, están hechos de neoimanes. Otro factor son las turbinas eólicas, que planean ganar impulso a medida que el mundo avanza hacia más recursos renovables.

Una consideración importante para la industria de los vehículos eléctricos es abstenerse de usar imanes de NdFeB para reducir la minería de metales de tierras raras, aunque actualmente, puede ser más fácil decirlo que hacerlo.

No obstante, las empresas que intentan reducir Dy y Tb en sus vehículos eléctricos son pocas y distantes entre sí; tome Nissan y Honda, por ejemplo. Sin embargo, las tendencias del mercado global pueden exigir la reversión de las consideraciones de abastecimiento ético, y EE. UU. ahora está invirtiendo más en proyectos locales de tierras raras.

Un entorno tan volátil indica implicaciones para los EE que pueden ir desde la reubicación de carrera hasta cambios en el diseño y la fabricación. Encontrar sustitutos para los imanes de tierras raras más eficientes, por ejemplo, SmCo es una opción para aplicaciones industriales alternativas, pero quizás no para vehículos eléctricos.

La minería extraterrestre no es imposible, pero sigue siendo inverosímil para aplicaciones comerciales masivas. Es esencial considerar la planificación de riesgo lineal y las proyecciones de la dependencia de elementos de tierras raras extraídos en China en proyectos de EE. La reutilización, el reciclaje y la extracción de subproductos son alternativas viables que deben tener un enfoque principal a medida que aumenta la demanda de vehículos eléctricos según lo previsto.

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