De sjældne jordartsmetaller hjemme hos dig

I de danske hjem spiller sjældne jordartsmetaller en afgørende rolle, selvom det typisk foregår i det skjulte. Se her, hvor de gemmer sig, og hvorfor de egentlig er så vigtige.

Mindre hverdags-agtige-ting, der indeholder sjældne jordartsmetaller:

• anti-missil-flares i kamphelikoptere
• atomubåde
• satellitter
• kontrolstave i atomkraftanlæg
• lasere
• transportable røntgenmaskiner
• sporstoffer til medicinske målinger
• seismisk måleudstyr
• spektrofotometre
• sonarer
• superledere
• og meget mere

Vi er efterhånden enige om her i verden, at vi gerne vil skifte vores energikilder fra olie, kul og gas til de mere grønne alternativer som vind- og vandkraft, solceller, geotermi osv., som er vedvarende og udleder langt mindre CO2 til atmosfæren. Derfor satses der især på vind- og solkraft til at tage over for fossil energi (se herunder).

Den påkrævede udvikling i energikilder i verden, hvis temperaturstigningen globalt skal holdes under 2 grader ved år 2100. (Kilde: redigeret af Lykke Sandal, Geoviden efter IRENA (2018), Global Energy Transformation: A roadmap to 2050, International Renewable Energy Agency)

Den elektriske energi derfra skal drive en voksende del af samfundets energibehov, for eksempel transporten, der udgør en stor del af CO2-aftrykket i dag. For at gøre det skal al den grønne strøm omdannes til bevægelse. Den forvandling kan laves ved hjælp af elektromagnetisme.

Som ordet antyder, kræver det magneter, og jo stærkere, des bedre. Her er de sjældne jordartsmetaller interessante, fordi de netop kan give bedre, stærkere magneter. Og dermed forvandle strøm til bevægelse eller tilbage igen på en meget effektiv måde. For eksempel fra en vindmølle til en elbil. (Solceller kræver ikke sjældne jordartsmetaller, så dem parkerer vi for denne gang.)

Læs også: Danmarks vej mod grønnere energi

De sjældne jordartsmetaller har særlige kvantemekaniske egenskaber, der betyder, at når man laver en magnet af eksempelvis jern og blander en eller flere sjældne jordartsmetaller i, bliver magneten meget stærkere.

Den stærke ydeevne betyder, at man kan nøjes med en mindre magnet til at gøre det samme arbejde, som før krævede en stor magnet. Samtidig kan man også få magneten til at bevare sin styrke over tid, hvilket kaldes permanente magneter.

Elektromagnetismens far

Elektromagnetismen blev opdaget af danske H.C. Ørsted. Han har dermed muliggjort udviklingen af nærmest alle de elektriske devices, vi omgiver os med i dag. Sammen med muligheden for at gøre samfundet mindre fossil-afhængigt. I 2020 var det i øvrigt 200 år siden, den store opdagelse blev gjort.

Tak for det, H.C.!

(Foto: Wikimedia Commons)

Effektive, små magneter

En lille størrelse med høj ydeevne kombineret med mulighed for lang levetid er noget, man kan lide at høre i industrien. Derfor bruges magneter med sjældne jordartsmetaller så enormt mange steder.

Man kan sådan set godt lave vindmøller og elbiler uden sjældne jordartsmetaller, men de vil blive temmelig meget større, og derfor også meget tungere, for at være lige så effektive som med de permanente magneter med sjældne jordartsmetaller. Det gør det svært at lave moderne vindmøller, som netop kan være meget store og effektive på grund af de stærke, relativt små magneter. Elbilerne ville heller ikke kunne køre nær så langt på en opladning, da deres tunge magneter ville kræve mere energi at flytte.

VIDSTE DU?
De forskellige små, men meget stærke magneter, der bl.a. kan købes som ‘fidget’-legetøj, er lavet af neodymium blandet med jern og bor (NdFeB). Det er samme type magnet, der også bruges i vindmøller og elbiler, bare en del større og nok uden pangfarverne. (Billede: RosenfeldKlaus, Wikimedia Commons)

De sjældne jordartsmetaller er altså en hjørnesten i den grønne omstilling, og det er vigtigt, at de er tilgængelige i tilstrækkelige mængder. For selvom de ikke er sjældne, skal de stadig
graves op og forarbejdes, før de kan bruges. Samtidig skal de også bruges i mange andre henseender.

I 2020 blev der på verdensplan produceret 240.000 ton sjældne jordartsmetaller, og det var faktisk ‘kun’ lidt over en fjerdedel af den mængde, der er gået til at lave magneter i moderne teknologi (se figur 2 herunder). Derudover bruges de i alskens processer i industrien, som du kan se til højre. Når der skal bruges flere sjældne jordartsmetaller til grøn omstilling, skal der altså stadig være nok til resten af samfundets funktioner.

Fordelingen af de sjældne jordartsmetaller på forskellige overordnede sektorer i samfundet. (Kalvig, 2021, in preparation, baseret på
Roskill: Rare Earths Market Outlook Report 2021)

Flere indlæg