Permanente magneten, ook wel supermagneten genoemd, zijn essentieel bij de fabricage van een breed scala aan geavanceerde producten, waaronder elektrische auto’s en windturbines. Om deze magneten te maken, die cruciaal zijn in de energietransitie, zijn verschillende ‘rare earth elements‘ (REE, zeldzame aardmetalen) nodig. Veel hiervan komt tegenwoordig uit China, wat Europa’s wens om strategisch autonoom te worden in de energietransitie in de weg staat. Het Fen Carbonatite Complex, vlakbij het Noorse dorpje Ulefoss en 580 miljoen jaar geleden ontstaan toen carbonaatrijk magma een vulkanische aanvoerpijp vormde, zou wel eens een deel van het antwoord kunnen zijn waar het continent naar op zoek is.
- Zeldzame aardelementen (rare earth elements) zijn nodig voor een breed scala aan moderne producten, van windturbines tot smartphones en elektrische auto’s.
- Om strategische autonomie te bereiken, moet Europa een toeleveringsketen voor zeldzame aardelementen opbouwen.
- De Fen-afzetting in Noorwegen kan generaties lang de zeldzame aardelementen leveren die de wereld nodig heeft voor een duurzamere toekomst.
De Fen-afzetting kan generaties lang de zeldzame aardmetalen leveren die de wereld nodig heeft voor een duurzamere toekomst. De productiefaciliteit van Rare Earths Norway (REN) bevindt zich in Europa en kan daarmee de ambitie van de EU helpen te verwezenlijken om de CO2-uitstoot tegen 2025 met 55% te verminderen en tegen 2050 klimaatneutraal te worden. Er wordt gezegd dat Fen minstens 30 keer zo groot is als de afzetting die onlangs in Zweden is gevonden en die Europa volledig onafhankelijk van China zou kunnen maken.
REN, in 2016 opgericht om het Fen Complex te ontwikkelen, belooft de grondstoffen op een duurzame manier op te graven. “Bij de ontwikkeling van de afzetting verbinden we ons ertoe om productiemethoden te gebruiken die nadelige milieueffecten en de klimaatvoetafdruk minimaliseren in overeenstemming met wettelijke verplichtingen en de verwachtingen van de samenleving van verantwoordelijke industriële spelers”, aldus de website van het bedrijf.
REN zal een concentraat van gemengde zeldzame aardmetalen produceren dat verwerkt kan worden voor gebruik in verschillende toepassingen en industrieën, waarbij permanente magneten op basis van neodymium en praseodymium de belangrijkste eindmarkt vormen. Deze magneten zijn vitale onderdelen in de meeste moderne hightechproducten, waaronder elektrische auto’s en windturbines. De zeldzame metalen helpen om de magneten lichter en krachtiger te maken.
Van mijn tot magneet
Het proces van mijn tot magneet bestaat uit zes fasen, waarvan REN de eerste drie kan coveren. Het bedrijf is in gesprek met andere industriële spelers om een complete waardeketen op te zetten om de Europese industrie te bedienen met permanente magneten. De zes fasen:
- Mijnbouw
Koolstofhoudend erts uit de Fen-afzetting zal uit een ondergrondse mijn worden gehaald, worden gebroken en naar de verwerkingsfaciliteit worden getransporteerd.
- Winning (minerale verwerking)
Door malen en flotatie worden mineralen met zeldzame aardmetalen gescheiden van andere mineralen om een mineralenconcentraat te produceren voor verdere verwerking.
- Hydrometallurgie
Het mineralenconcentraat wordt opgelost in een chemisch proces en de zeldzame aardelementen worden neergeslagen als een concentraat van gemengde zeldzame aardmetalen.
- Scheiding
Het gemengde zeldzame-aardeconcentraat, dat tot 17 zeldzame-aarde-elementen bevat, ondergaat een complex proces om de verschillende zeldzame-aarde-elementen als oxiden te scheiden en te zuiveren.
- Metaalproductie
De oxiden worden via een elektrolytisch proces omgezet in metalen en gemengd met ijzermetaal om legeringen te vormen.
- Productie van magneten
De REE-legeringen worden verwerkt en gevormd door warmtebehandeling of gieten en vervolgens gemagnetiseerd. Deze magneten worden gebruikt in een breed scala aan toepassingen, van consumentenelektronica tot elektrische auto’s en windturbines.
Vulkanische aanvoer
Het Fen Carbonatite Complex is wat overbleef van de vulkanische aanvoerpijp van een 580 miljoen jaar oude vulkaan met carbonaatrijk magma – bekend als carbonatiet. In de loop van miljoenen jaren is de vulkaan geërodeerd en niet meer bovengronds te zien. De cirkelvormige vulkaanpijp heeft een diameter van ongeveer 2 km. Het bevat verschillende soorten carbonatietgesteente met verschillende mineralogie en geochemie.
Het deel van het Fen Carbonatite Complex dat bestaat uit FDC heeft een oppervlakte van ongeveer 1,4 km2 en er is geboord tot een diepte van 1000 meter. Op basis van informatie van de geologisch adviseur van het district en de Geologische Dienst van Noorwegen is een exploratiedoelstelling van 1,4 – 3,3 miljard ton vastgesteld. Neodymium en praseodymium, belangrijke bestanddelen van permanente magneten, zijn goed voor 15 – 25% van de REE die in Fen worden gevonden.
Zeldzame aardmetalen
Zeldzame aardelementen (REE) zijn een groep van 17 metallische elementen die bestaan uit de 15 lanthanoïden in het periodiek systeem, naast yttrium en scandium. Op basis van hun atoommassa worden REE’s vaak geclassificeerd als lichte zeldzame aardelementen (LREE) of zware zeldzame aardelementen (HREE).
Door hun speciale fysische en chemische eigenschappen zijn ze essentieel voor de productie van de meeste hightechproducten, zoals smartphones, harde schijven, medische apparatuur, defensietoepassingen en hernieuwbare energietechnologie.
De zeldzame aardelementen neodymium (Nd), praseodymium (Pr) en dysprosium (Dy) zijn nodig voor de productie van zeer sterke permanente magneten die worden gebruikt in elektrische tractiemotoren en windturbines.
Zeldzame aardmetalen komen in principe overvloedig voor in de natuur, maar ze komen zelden voor in economisch rendabele hoeveelheden en zijn moeilijk te verwerken.
REE en de groene transitie
De Europese Green Deal kan alleen worden gerealiseerd met zeldzame aardelementen. Europa is momenteel volledig afhankelijk van de invoer van zeldzame aardelementen, vooral uit China. Bij de beoordeling van kritieke grondstoffen heeft de Europese Commissie REE gedefinieerd als de grondstof met het hoogste toeleveringsrisico.
De voortdurende overgang naar een groene en digitale economie zal naar verwachting de behoefte aan een duurzame aanvoer van zeldzame aardelementen drastisch doen toenemen. De Europese Commissie verwacht dat de vraag naar REE tegen 2050 vertienvoudigd zal zijn. Dit zal een aanzienlijke toename van nieuwe bronnen en verbeterde recycling vereisen.
In 2020 heeft de Europese Commissie een actieplan voor kritieke grondstoffen gelanceerd en de European Raw Materials Alliance (ERMA) opgericht, die zich richt “op de meest dringende behoeften, namelijk het vergroten van de veerkracht van de EU in de waardeketen van zeldzame aardmetalen en magneten, aangezien dit van vitaal belang is voor de meeste industriële ecosystemen in de EU”.
Bron: Rare Earths Norway
