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Jun 02, 2023

¿Qué tan fuertes son los imanes de tierras raras?

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Los imanes son una parte integral de muchas tecnologías y aparatos en el siglo XXI.

Desde diminutos imanes de nevera que contienen listas de tareas pendientes hasta potentes que crean campos magnéticos para la generación de electricidad a partir de turbinas eólicas, existen muchos tipos diferentes de imanes.

Los imanes más potentes del mundo, también conocidos como imanes de tierras raras, se fabrican aleando ciertos elementos de tierras raras con otros materiales.

Pero, ¿qué tan fuertes son los imanes de tierras raras y qué los hace tan poderosos?

La infografía anterior utiliza datos de First4Magnets para comparar la fuerza de los imanes. Pero antes de mirar los imanes más fuertes, es esencial comprender cómo medir la fuerza magnética.

El producto de energía máxima, medido en mega-gauss-oersteds (MGOe), es uno de los principales indicadores de la fuerza magnética. Es una multiplicación de dos medidas: la remanencia de un imán y su coercitividad.

Cada imán tiene un grado, que generalmente indica su fuerza. Por ejemplo, un imán de neodimio de grado N42 tiene una fuerza de 42MGOe.

Para poner en perspectiva el poder de dos grados comunes de imanes de tierras raras, así es como se compara su fuerza con los grados comunes de otros imanes permanentes:

Nota: Si bien el imán de neodimio N42 se usa con más frecuencia, el imán más fuerte disponible es el de grado N52.

El neodimio y el samario, dos de los 17 elementos de tierras raras, son ferromagnéticos, lo que significa que tienen propiedades magnéticas inherentes y pueden magnetizarse. Estos metales primero se extraen, se refinan y luego se combinan con materiales como hierro, boro y/o cobalto para hacer las aleaciones magnéticas más fuertes.

Los imanes de neodimio suelen estar compuestos por un tercio de neodimio, junto con hierro y boro. Parte del neodimio en los imanes se puede reemplazar con praseodimio, otro material de tierras raras. Por esta razón, los imanes de neodimio también se conocen como imanes NdPr.

Debido a su fuerza, los imanes de neodimio se han abierto camino en varias tecnologías, desde teléfonos y computadoras portátiles hasta motores en vehículos eléctricos. De hecho, según Adamas Intelligence,90% de todos los motores EV utilizan imanes NdPr. Debido a que estos imanes también ofrecen una fuerza relativamente alta para un tamaño más pequeño, también son la opción predominante para las turbinas eólicas, lo que reduce significativamente el peso de la turbina.

Los imanes de samario-cobalto exhiben una resistencia excepcional a temperaturas extremas. Estos imanes pueden funcionar a temperaturas tan bajas como-270 ℃ hasta 350 ℃ y también son altamente resistentes a la corrosión. En consecuencia, tienen importantes aplicaciones en entornos marinos hostiles y tecnologías con altas temperaturas de funcionamiento.

Las ventas globales de vehículos eléctricos se duplicaron con creces el año pasado, de alrededor de 3 millones de automóviles en 2020 a6,6 millonesen 2021. Del mismo modo, la energía renovable se está expandiendo a un ritmo récord, con instalaciones de capacidad en 2022 que batirán el récord establecido el año anterior.

Con eso en mente, no sorprende que se espere que aumente la demanda de imanes de tierras raras. Se prevé que el consumo de imanes de neodimio aumente de más de 100.000 toneladas en 2020 a300.000 toneladaspara 2035, con vehículos eléctricos y turbinas eólicas impulsando el crecimiento.

Sin embargo, la cadena de suministro de imanes de neodimio sigue siendo una preocupación, ya que China controla la mayor parte de la extracción, el refinado y la producción de imanes de tierras raras.

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Desde la red eléctrica hasta los vehículos eléctricos, el cobre es un componente clave de la economía moderna.

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El cobre es fundamental para todo, desde la red eléctrica hasta los vehículos eléctricos y las tecnologías de energía renovable.

Pero a pesar del papel indispensable del cobre en la economía moderna, no está en la lista de minerales críticos de EE. UU.

Esta infografía de la Asociación de Desarrollo del Cobre muestra qué hace que el cobre sea crítico y por qué debería ser un mineral crítico designado oficialmente.

Además de las tecnologías de energía limpia, varias industrias, incluidas la construcción, la infraestructura y la defensa, utilizan cobre por sus propiedades únicas.

Por ejemplo, el cobre se usa en tuberías y líneas de servicio de agua debido a su resistencia a la corrosión y su naturaleza duradera. Dado que la Administración Biden planea reemplazar todas las tuberías de agua de plomo de Estados Unidos, las tuberías de cobre son la mejor solución a largo plazo.

La alta conductividad eléctrica del cobre lo convierte en el material elegido para alambres y cables eléctricos. Por lo tanto, es una parte importante de las tecnologías energéticas como los parques eólicos, los paneles solares, las baterías de iones de litio y la red. Se proyecta que la demanda de cobre de estas tecnologías crezca durante la próxima década:

*excluye vehículos con motor de combustión interna (ICE).

Además, políticas como la Ley de Reducción de la Inflación y la Ley de Infraestructura Bipartidista impulsarán la demanda de cobre a través de inversiones en energía e infraestructura.

Dado su papel vital en numerosas tecnologías, ¿por qué el cobre no está en la lista de minerales críticos de EE. UU.?

El USGS define que un mineral crítico tiene tres componentes, y el cobre cumple con cada uno de ellos:

Además, las leyes del mineral de cobre están cayendo a nivel mundial, de un promedio de 2% en 1900 a 1% en 2000 y un 0,5% proyectado en 2030, según BloombergNEF. A medida que las leyes sigan cayendo, la extracción de cobre podría volverse menos económica en ciertas regiones, lo que representa un riesgo para el suministro futuro.

La lista actual de minerales críticos del USGS, que no incluye el cobre, se basa en puntajes de riesgo de suministro que utilizan datos de 2015 a 2018. Según un análisis realizado por la Asociación de Desarrollo del Cobre utilizando la metodología del USGS, los nuevos datos muestran que el cobre cumple con los Límite de puntuación de riesgo de suministro de USGS para su inclusión en la lista de minerales críticos.

A pesar de no estar en la lista oficial, el cobre es más que crítico. Su inclusión en la lista oficial de Minerales Críticos permitirá regulaciones simplificadas y un desarrollo más rápido de nuevas fuentes de suministro.

La Asociación de Desarrollo del Cobre (CDA) acerca el valor del cobre y sus aleaciones a la sociedad, para enfrentar los desafíos de hoy y de mañana. Haga clic aquí para obtener más información sobre por qué el cobre debería ser un mineral crítico oficial.

La producción de litio ha crecido exponencialmente en las últimas décadas. ¿Qué países producen más litio y cómo ha evolucionado esta combinación?

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El litio a menudo se denomina "oro blanco" para los vehículos eléctricos.

El metal liviano juega un papel clave en los cátodos de todos los tipos de baterías de iones de litio que alimentan los vehículos eléctricos. En consecuencia, el reciente aumento en la adopción de EV ha llevado la producción de litio a nuevos máximos.

La infografía anterior muestra más de 25 años de producción de litio por país desde 1995 hasta 2021, según datos de Statistical Review of World Energy de BP.

En la década de 1990, EE. UU. era el mayor productor de litio, en marcado contraste con el presente.

De hecho, EE.UU. representó más deun terciode la producción mundial de litio en 1995. Desde entonces hasta 2010, Chile asumió como el mayor productor con un boom de producción en el Salar de Atacama, uno de los depósitos de salmuera de litio más ricos del mundo.

Superada la producción mundial de litio100.000 toneladaspor primera vez en 2021, cuadruplicando desde 2010. Además, aproximadamente90%de ella provino de solo tres países.

Australia sola produce52% del litio del mundo. A diferencia de Chile, donde el litio se extrae de salmueras, el litio australiano proviene de minas de roca dura para obtener el mineral espodumeno.

China, el tercer productor más grande, tiene un punto de apoyo sólido en la cadena de suministro de litio. Además de desarrollar minas nacionales, las empresas chinas han adquirido alrededor de$ 5.6 mil millones valor de los activos de litio en países como Chile, Canadá y Australia durante la última década. también alberga60%de la capacidad mundial de refinación de litio para baterías.

Las baterías han sido uno de los principales impulsores del aumento exponencial en la producción de litio. Pero, ¿cuánto litio usan las baterías y cuánto se destina a otros usos?

Si bien el litio es mejor conocido por su papel en las baterías recargables, y con razón, tiene muchos otros usos importantes.

Antes de que los vehículos eléctricos y las baterías de iones de litio transformaran la demanda de litio, los usos finales del metal parecían completamente diferentes en comparación con la actualidad.

En 2010, la cerámica y el vidrio representaron la mayor parte del consumo de litio en31% . En la cerámica y la cristalería, el carbonato de litio aumenta la resistencia y reduce la expansión térmica, lo que suele ser esencial para las estufas vitrocerámicas modernas.

El litio también se usa para fabricar grasas lubricantes para las industrias del transporte, el acero y la aviación, junto con otros usos menos conocidos.

A medida que el mundo produce más baterías y vehículos eléctricos, se prevé que la demanda de litio alcance1,5 millones de toneladasde carbonato de litio equivalente (LCE) para 2025 y más3 millones de toneladaspara 2030.

Por contexto, el mundo produjo540.000 toneladasde LCE en 2021. Con base en las proyecciones de demanda anteriores, la producción debetriplepara 2025 y aumentar casiseis vecespara 2030.

Aunque el suministro ha tenido una trayectoria de crecimiento exponencial, pueden pasar entre seis y más de 15 años para que los nuevos proyectos de litio entren en funcionamiento. Como resultado, se prevé que el mercado del litio tenga un déficit durante los próximos años.

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