การพัฒนากระบวนการรีไซเคิลธาตุโลหะหายากในมอเตอร์รถยนต์ไฟฟ้า

นิสสัน ร่วม มหาวิทยาลัยวาเซดะ พัฒนากระบวนการรีไซเคิลสำหรับรถยนต์ไฟฟ้า

อัปเดตล่าสุด 20 ต.ค. 2564

นิสสัน มอเตอร์ ร่วม มหาวิทยาลัยวาเซดะ ประเทศญี่ปุ่น พัฒนากระบวนการรีไซเคิลธาตุโลหะหายากที่มีความบริสุทธิ์สูงจากแม่เหล็กที่ใช้ในมอเตอร์รถยนต์ไฟฟ้า ตั้งเป้าใช้จริงปี 2568

ในขณะที่อุตสาหกรรมยานยนต์ได้ส่งเสริมให้เกิดการใช้รถยนต์ไฟฟ้าเพื่อรับมือกับการเปลี่ยนแปลงทางสภาพภูมิอากาศและก้าวสู่เป้าหมายสังคมที่ปล่อยคาร์บอนเป็นศูนย์ มอเตอร์ในรถยนต์ไฟฟ้าส่วนใหญ่ใช้แม่เหล็กนีโอไดเมียม (Neodymium Magnet) ซึ่งประกอบด้วยธาตุโลหะหายาก เช่น นีโอไดเมียม (Neodymium) และดิสโพรเซียม (Dysprosium) การลดการใช้ธาตุโลหะหายากจึงเป็นสิ่งสำคัญ ไม่ใช่เพียงเพราะผลกระทบทางสิ่งแวดล้อมที่เกิดจากการขุดและการกลั่น แต่ยังสร้างสมดุลทางอุปสงค์และอุปทานที่เปลี่ยนแปลงไป ซึ่งทำให้ราคาสินค้าเกิดความผันผวนกระทบต่อผู้ผลิตและผู้บริโภค

เพื่อใช้ทรัพยากรอันมีค่าที่มีอยู่อย่างจำกัดให้เกิดประโยชน์สูงสุด นิสสันได้ดำเนินการลดปริมาณการใช้ธาตุโลหะหนักหายาก (Rare-Earth Elements - REE)¹ ในมอเตอร์แม่เหล็กตั้งแต่ขั้นตอนการออกแบบมาตั้งแต่ปี 2553 นอกจากนี้นิสสันยังรีไซเคิล REE ด้วยการนำแม่เหล็กออกจากมอเตอร์ที่ไม่ผ่านมาตรฐานการผลิตและส่งคืนให้กับซัพพลายเออร์

ปัจจุบันกระบวนการดังกล่าวมีความซับซ้อนและหลายขั้นตอน รวมถึงการแยกส่วนและถอดคัดออก ดังนั้น การพัฒนากระบวนการที่ง่ายกว่าและประหยัดกว่าจึงเป็นสิ่งจำเป็นเพื่อให้เกิดการรีไซเคิลเพิ่มขึ้นในอนาคต

¹นิสสัน โน๊ต อี-พาวเวอร์ที่ผลิตในปีงบประมาณ 2020 ใช้แม่เหล็กที่มีแร่โลหะหนักหายากน้อยลงถึง 85% เมื่อเทียบกับนิสสัน ลีฟที่ผลิตในปีงบประมาณ 2010

ตั้งแต่ปี 2560 นิสสันร่วมมือกับมหาวิทยาลัยวาเซดะ ซึ่งมีประวัติมาอย่างยาวนานด้านการวิจัยในกระบวนการรีไซเคิลและการหลอมโลหะที่ไม่ใช่เหล็ก และเมื่อเดือนมีนาคมปี 2563 ความร่วมมือดังกล่าวประสบความสำเร็จหลังจากที่ได้พัฒนากระบวนการใช้ความร้อนกับโลหะโดยไม่ต้องถอดแยกมอเตอร์

ภาพรวมกระบวนการ

1. เติมวัสดุคาร์บูไรซิ่งและเหล็กดิบลงในมอเตอร์ จากนั้นให้ความร้อนอย่างน้อย 1,400 องศาเซลเซียส จนมอเตอร์เริ่มละลาย
2. เติมเหล็กออกไซด์ในส่วนผสมที่หลอมเหลวเพื่อให้ธาตุโลหะหนักหายาก หรือ REE เกิดการออกซิไดซ์
3. เติมตัวหลอมที่มีบอเรต (Borate-based flux) เป็นส่วนประกอบพื้นฐานลงไปเล็กน้อย ซึ่งจะช่วยละลายออกไซด์ของแร่โลหะหายากได้แม้ที่อุณหภูมิต่ำและทำให้สามารถนำ REE กลับคืนมาได้อย่างมีประสิทธิภาพ
4. ส่วนผสมที่หลอมละลายจะแยกออกเป็นของเหลวสองชั้น แบ่งเป็นชั้นออกไซด์ (หรือที่เรียกว่า ตะกรัน – slag) ที่มี REE ลอยอยู่ด้านบน และชั้นโลหะผสมเหล็ก-คาร์บอน (Fe-C) ที่มีความหนาแน่นสูงกว่าจะจมลงไปที่ด้านล่าง
5. จากนั้นทำการนำ REE ขึ้นมาจากตะกรัน

จากการทดสอบแสดงให้เห็นว่ากระบวนการนี้สามารถรีไซเคิลโลหะหายากจากในมอเตอร์ได้ถึง 98% อีกทั้งยังช่วยลดขั้นตอนการกู้คืนและเวลาทำงานลงประมาณ 50% เมื่อเทียบกับวิธีการปัจจุบัน เนื่องจากไม่จำเป็นต้องลบความเป็นแม่เหล็ก หรือถอดแยกชิ้นส่วนและถอดออกก่อน

หลังจากนี้ ม.วาเซดะและนิสสันจะทดสอบในระดับที่ใหญ่ขึ้นต่อไป โดยมีเป้าหมายเพื่อพัฒนาการใช้งานจริง พร้อมกันนี้ นิสสันจะรวบรวมมอเตอร์จากรถยนต์พลังงานไฟฟ้าที่ได้รับการรีไซเคิลและนำมาพัฒนาระบบรีไซเคิลธาตุโลหะหายากนี้ต่อไป

นิสสันมุ่งมั่นร่วมสร้างสังคมที่สะอาด ปลอดภัย และทุกคนเข้าถึงได้ อันเป็นส่วนหนึ่งของความพยายามในการพัฒนาสังคมที่ยั่งยืน และในโครงการ Nissan Green Program 2022 ซึ่งนิสสันได้กล่าวถึงประเด็นสำคัญสี่ประการ ได้แก่ การเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศ การพึ่งพาทรัพยากร คุณภาพอากาศ และการขาดแคลนน้ำ โดยนิสสันยังคงมุ่งสู่เป้าหมายลดคาร์บอนเป็นศูนย์และลดการใช้วัสดุใหม่เป็นศูนย์ และจะส่งเสริมการใช้รถยนต์ไฟฟ้า การรีไซเคิล และลดการใช้แร่โลหะหายาก ไปพร้อม ๆ กัน

อ่านต่อ: นิสสัน เปิดตัว EV36Zero ฮับผลิตรถยนต์ไฟฟ้า มูลค่า 1 พันล้านปอนด์

บทความยอดนิยม 10 อันดับ