La mayoría de los vehículos eléctricos disponibles hoy en día utilizan motores eléctricos síncronos con imanes permanentes que incorporan tierras raras en el rotor. Un recurso que es limitado, costoso y presenta desafíos de reciclaje. Aunque hay tecnologías de motores que no requieren estos imanes, los fabricantes siguen prefiriendo este tipo de motor en sus vehículos.
Actualmente, los imanes permanentes se producen con elementos como disprosio, gadolinio o neodimio, siendo este último el más común. Además, el neodimio es esencial para la fabricación de teléfonos inteligentes y pantallas de televisores. Tanto la minería como en el procesamiento de tierras raras están controlado por China que extrae hasta el 70% y procesa cerca del 90% del mercado mundial.
Otra vía para dejar de depender de las tierras raras
La opción más empleada por los fabricantes de automóviles para propulsar sus coches eléctricos son los motores síncronos con imanes permanentes. Esta tecnología, que impulsa más del 80% de los vehículos eléctricos actuales, está repleta de incertidumbres ante la escasez de las tierras raras y el control monopolista por parte de China que hacen de ellos materiales vulnerables a interrupciones en el suministro y fluctuaciones de precios.
Mientras una vía de solución a este problema es tratar de identificar nuevas fuentes de tierras raras para satisfacer su creciente demanda, otra vía es encontrar soluciones alternativas. La empresa británica de tecnología avanzada Materials Nexus estima que, solo en la industria de los vehículos eléctricos, la demanda de imanes permanentes se multiplicará por diez en 2030. Además, hay otros sectores en los que también son muy demandados como la robótica, drones, turbinas eólicas y equipos de climatización.
Atendiendo a estas previsiones, ha diseñado un nuevo imán permanente sin tierras raras, utilizando su plataforma de inteligencia artificial. Según la compañía, el proceso de descubrimiento y desarrollo impulsado por IA fue 200 veces más rápido que el método manual tradicional, que requiere muchos recursos.
Motores de imanes permanentes sin tierras raras
En la búsqueda de alternativas, algunos fabricantes y proveedores están comenzando a desarrollar motores de excitación externa, sin imanes, mientras que otros, como Tesla, están explorando diseños de imanes permanentes que no precisen de tierras raras.
Los imanes sin tierras raras son difíciles de crear y, generalmente, son menos potentes. Niron Magnetics ha desarrollado lo que llama los primeros imanes de alto rendimiento libres de tierras raras utilizando una mezcla de hierro y nitrógeno, dos materiales muy abundantes. Su trabajo de desarrollo cumple ahora una década de investigación
Para agilizar el proceso de identificación de una solución lista para la producción en masa, ha sustituido el antiguo método de prueba y error por una inteligencia artificial capaz de acelerar el ritmo de las investigaciones para hacerla cientos de veces más rápida. Asegura que su plataforma puede identificar materiales magnéticos libres de tierras raras en cuestión de días o semanas, en contraste con los años o décadas que necesitaba hasta ahora.
Su IA analizó más de 100 millones de composiciones de materiales considerando variables como el coste, la seguridad de la cadena de suministro, el rendimiento y el impacto ambiental. Finalmente, con la ayuda del Instituto Henry Royce de la Universidad de Sheffield, identificó, sintetizó y probó el que ha denominado MagNex. En tres meses, la empresa ha logrado lo que antes habría llevado años.
Materials Nexus asegura que los costes de producción de MagNex son un 20% inferiores a los de los imanes de tierras raras actuales, con una reducción del 70% en las emisiones de CO2 a la atmósfera. Así lo afirma Iain Todd, especialista en metalurgia y procesamiento de materiales de la Universidad de Sheffield.
La empresa planea ahora trabajar con varios socios industriales que le permitan acelerar el descubrimiento de más materiales de próxima generación viables, rentables y sostenibles. Además, afirma que la IA será útil para diversas industrias, siendo capaz de identificar y crear materiales innovadores que impulsen las nuevas tecnologías y reduzcan las emisiones de CO2.
