من الناحية البيئية، تعتبر توربينات الرياح صفقة رابحة، حسبما أفاد موقع IFL Science في 3 مارس/آذار. إذ تتمتع بفترة "استرداد" - وهي الوقت الذي تستغرقه التوربينات لتوفير طاقة نظيفة كافية لتعويض التلوث الناتج عن إنتاجها - في أقل من عام. إنها لا تنتج أي تلوث تقريبًا أثناء تشغيلها كما أنها فعالة للغاية، حيث أن توربين واحد فقط قادر على توفير الطاقة لحوالي 940 منزلًا أمريكيًا متوسطًا كل شهر.

ومع ذلك، من الصعب إعادة تدوير توربينات الرياح، بما في ذلك مكونات العناصر الأرضية النادرة الموجودة بداخلها. وقال تايلر كريستوفيل، كبير مسؤولي التكنولوجيا في مكتب تكنولوجيات طاقة الرياح التابع لوزارة الطاقة الأمريكية: "في الوقت الحالي، وعلى حد علمنا، لا يتم إعادة تدوير أي عناصر أرضية نادرة من توربينات الرياح تقريبًا".

هذه الإحصائية ليست مفاجئة. ويقدر الخبراء في جميع أنحاء العالم أن أقل من 1% من العناصر الأرضية النادرة - بما في ذلك مواد مثل السيريوم واللانثانوم والنيوديميوم - يتم إعادة تدويرها. العناصر الأرضية النادرة، كما يوحي اسمها، من الصعب جدًا العثور عليها بكميات مفيدة.

عادة، تتركز المعادن في قشرة الأرض بسبب العمليات الجيولوجية المختلفة، مثل تدفقات الحمم البركانية، والنشاط الحراري المائي، وتكوين الجبال. ومع ذلك، فإن الخصائص الكيميائية غير العادية للعناصر الأرضية النادرة تعني أنها لا تتركز عادة معاً في ظل هذه الظروف الخاصة. تنتشر آثار المعادن النادرة في جميع أنحاء الكوكب، مما يجعل استخراجها غير فعال.

في بعض الأحيان، قد تؤدي البيئات الحمضية تحت الأرض إلى زيادة كمية العناصر الأرضية النادرة في مواقع معينة بشكل طفيف. ومع ذلك، فإن العثور على هذه المواقع لا يشكل سوى التحدي الأول. كما أن عملية التعدين اللاحقة معقدة أيضًا لأن استخراج العناصر النقية صعب للغاية. وتستحوذ الصين حاليا على نحو 70% من إنتاج العالم من المعادن النادرة.

أصبحت العناصر الأرضية النادرة ذات أهمية متزايدة. تلعب التكنولوجيا دورًا أساسيًا في العديد من المجالات، بدءًا من التطبيقات الصناعية وحتى الأجهزة الشخصية مثل أجهزة الكمبيوتر المحمولة أو الهواتف الذكية. وبطبيعة الحال، فإنها تجعل وجودها محسوسًا أيضًا في توربينات الرياح.

كتبت كريستين فيكاسي، الأستاذة المشاركة في جامعة مين، في دراسة أجريت عام ٢٠٢٢: "عندما تدور شفرات توربينات الرياح، فإنها تُولّد طاقة حركية. يُحوّل مولد مغناطيسي دائم هذه الطاقة الحركية إلى كهرباء من خلال تفاعل مغناطيسين دائمين متعاكسي الاستقطاب".

تشرح قائلةً: "يمكن للمغناطيسات الأخرى القيام بهذه المهمة، لكن المغناطيسات الدائمة تتميز بمزايا عديدة، منها كفاءتها العالية، وحجمها الأصغر، وقلة أجزائها المتحركة القابلة للكسر، وعدم الحاجة إلى شحن خارجي. فالرياح هي التي تقوم بكل العمل".

تحتوي هذه المغناطيسات نفسها على عناصر أرضية نادرة، وعادة ما تكون نيوديميوم أو ساماريوم. هذه هي أقوى المغناطيسات المتوفرة اليوم، ولكنها ليست غير قابلة للتدمير. يمكن أن تفقد مغناطيسيتها بسبب ارتفاع درجة الحرارة، أو التآكل، أو الاصطدام العرضي، أو مشاكل المجال المغناطيسي. ونتيجة لهذا، فإن تجديد توربينات الرياح - استبدال الأجزاء القديمة، وترقية المكونات مثل المولدات، واستبدال المغناطيسات الأرضية النادرة - أمر مستمر تقريبًا.

ولمعالجة هذه المشكلة، أطلقت وزارة الطاقة الأميركية العام الماضي مسابقة لإيجاد حلول فعالة لإعادة تدوير أجزاء التوربينات. وفي الشهر الماضي، تم الإعلان عن الفرق العشرين الفائزة في المرحلة الأولى من المسابقة، أربعة منها ركزت على إعادة تدوير المغناطيس.

ومع تزايد استثمار الولايات المتحدة في طاقة الرياح واستمرار تطوير التقنيات المعتمدة على العناصر الأرضية النادرة، فإن إعادة تدوير العناصر الأرضية النادرة سوف تصبح قضية أكثر إلحاحاً، وفقاً لكريستوفيل. وأضاف أن "هذه الجائزة تساعد في الترويج لبعض تقنيات إعادة التدوير التي يمكن أن تؤدي إلى طريقة أقل كثافة في استخدام الموارد وأقل كثافة في الانبعاثات لاستخدام المغناطيس".

ثو ثاو (وفقًا لـ IFL Science )