Rare earth magnets and renewable energy: technological challenges and proposal for a regulation

Authors

DOI:

https://doi.org/10.19180/2177-4560.v16n22022p2-16

Keywords:

Super magnets, Rare earths, Regulation

Abstract

The adherence of a nation to the UN Agenda 2030 implies the search for the use of renewable energies in its energy matrix. Except for hydropower, wind and photovoltaics have dominated the Brazilian market. A determining factor for the technological leap that allowed the wind to compete in cost with hydroelectric power was the rare earth (RE) super magnets (SM). However, despite having the 2nd largest world RE reserve, Brazil has inexpressive production and does not have the technology for the SM production. This work aims to present the evaluation of the potential of energy generation using SM based machines, considering the data available for the reserves of Araxá/ MG and the extrapolation of data from a vernier machine. The analysis indicates the production potential of 2.8Mton of Nd, equivalent to a generation potential of the order of 2,168x103GW, proofing viable the use of TR reserves for this purpose. It is suggested to adopt federal public policies to restrict the export of fresh ore and prioritize the SM production for energy generation, through the creation of a public-private fund with a fixed term, through a percentage of Cfem to be determined.

Downloads

Download data is not yet available.

Author Biographies

  • Fabiano Baldez da Costa Brito, Instituto Federal Fluminense
    Mestre em Engenharia Ambiental pelo Instituto Federal Fluminense: Macaé, RJ, BR
  • Marcos Antonio Cruz Moreira, Instituto Federal Fluminense
    Doutor em Engenharia Elétrica pela  Universidade Federal do Rio de Janeiro: Rio de Janeiro, RJ, BR
  • Augusto Eduardo Miranda Pinto, Instituto Federal Fluminense
    Doutor em Direito pela Universidade do Estado do Rio de Janeiro: Rio de Janeiro, RJ, BR
  • Severino Joaquim Correia Neto, Instituto Federal Fluminense
    Doutor em Direito pela Universidade do Estado do Rio de Janeiro: Rio de Janeiro, RJ, BR
  • Eurico Huziwara, Universidade Estácio de Sá
    Doutor em Ciências da Educação pela Universidade Americana - PY

References

AGÊNCIA O GLOBO. China avisa que não venderá terras raras a países que boicotam o desenvolvimento. Brasil Econômico. Disponível em https://economia.ig.com.br/2019-05-30/china-avisa-que-nao-vendera-terras-raras-a-paises-que-boicotam-o-desenvolvimento.htm. Acesso em 01 jun. 2019.

AGRELA, L. Elon Musk libera patentes da Tesla para ajudar a salvar o planeta. Revista Exame. São Paulo: Editora Abril, 2019. Disponível em: https://exame.abril.com.br/tecnologia/elon-musk-libera-patentes-da-tesla-para-ajudar-a-salvar-o-planeta/. Acesso em 21 jul. 2019

ALIEXPRESS. 100pcs 5mm x 1mm Craft Model Disc Rare Earth Neodymium Super Strong Magnets N35. AliExpress, 2019a. Disponível em https://www.aliexpress.com/item/2014057786.html?spm=a2g0o.productlist.0.0.52f8224a6r2V9a&algo_pvid=28e77f76-4296-44f8-bac6-7dfaa0957d03&algo_expid…. Acesso em 21 jul. 2019

ALIEXPRESS. 10*1 500pcs 10 mm X 1 mm disc powerful magnet craft magnet neodymium magnets rare earth neodymium permanent strong magnet N35. AliExpress, 2019b. Disponível em https://www.aliexpress.com/item/2014057786.html?spm=a2g0o.productlist.0.0.52f8224a6r2V9a&algo_pvid=28e77f76-4296-44f8-bac6-7dfaa0957d03&algo_expid… Acesso em 21 jul. 2019

ALIEXPRESS. Retail Wholesale 1000pcs 3mm x 3mm Disc Rare Earth Neodymium Super Strong Magnets N35 Craft Model magnet 3x3mm. AliExpress, 2019c. Disponível em https://www.aliexpress.com/item/32795106116.html?spm=a2g0o.productlist.0.0.52f8224a6r2V9a&algo_pvid=28e77f76-4296-44f8-bac6-7dfaa0957d03&algo_expid… Acesso em 21 jul. 2019

ALIEXPRESS. Zion 100pcs Dia 22x2mm super strong magnet N35 rare earth small round powerful neodymium magnet 22*2mm permanent magnetic. AliExpress, 2019d. Disponível em https://www.aliexpress.com/item/32884127539.html?spm=a2g0o.productlist.0.0.52f8224a6r2V9a&algo_pvid=28e77f76-4296-44f8-bac6-7dfaa0957d03&algo_expid… Acesso em 21 jul. 2019

ALIEXPRESS. Powerful Neodymium Magnets Disc 10mm x 10mm NdFeB Rare Earth 100pcs 10x10 N35 Imanes Magnetic Strong Small Cylinder Magnet. AliExpress, 2019e. Disponível em https://www.aliexpress.com/item/32957468502.html?spm=a2g1y.12024536.productList_13461441.pic_1&algo_pvid=28e77f76-4296-44f8-bac6-7dfaa0957d03&algo_expid… Acesso em 21 jul. 2019

ALIEXPRESS. 50 Pcs Lot 20mm X 2mm Disc Rare Earth Neodymium Super Strong Magnets N35. AliExpress, 2019f. Disponível em https://www.aliexpress.com/item/32884127539.html?spm=a2g0o.productlist.0.0.52f8224a6r2V9a&algo_pvid=28e77f76-4296-44f8-bac6-7dfaa0957d03&algo_expid… Acesso em 21 jul. 2019

ALIEXPRESS. 50pcs D10X10mm Neodymium Magnet Strong Magnet N35 NdFeB Rare Earth Disc Magnet Free Shipping. AliExpress, 2019g. Disponível em https://www.aliexpress.com/item/32973216203.html?spm=a2g0o.detail.1000060.3.5541642dskkIeu&gps-id=pcDetailBottomMoreThisSeller&scm=1007.13339.139…Acesso em 21 jul. 2019

ALIEXPRESS. Strong Magnets Sheet 50pcs Disc 15mm x 3mm N35 NdFeB 15x3 Rare Earth Powerful Magnetic Round Neodymium Magnets Sheets. AliExpress, 2019h. Disponível em https://www.aliexpress.com/item/32884127539.html?spm=a2g0o.productlist.0.0.52f8224a6r2V9a&algo_pvid=28e77f76-4296-44f8-bac6-7dfaa0957d03&algo_expid… Acesso em 21 jul. 2019

ALIEXPRESS. 50pcs x Strong Magnet N35 Round Slice Disc 15 X 3 mm Rare Earth Neodymium Wholesale Free Shipping!ndfeb Neodymium magnets. AliExpress, 2019i. Disponível em https://www.aliexpress.com/item/32482679581.html?spm=a2g0o.productlist.0.0.52f8224a6r2V9a&algo_pvid=28e77f76-4296-44f8-bac6-7dfaa0957d03&algo_expid… Acesso em 21 jul. 2019

ALIEXPRESS. Retail Wholesale 10000pcs 3mm x 3mm Disc Rare Earth Neodymium Super Strong Magnets N35 Craft Model magnet 3x3mm. AliExpress, 2019j. Disponível em https://www.aliexpress.com/item/32797311737.html?spm=a2g0o.productlist.0.0.52f8224a6r2V9a&algo_pvid=28e77f76-4296-44f8-bac6-7dfaa0957d03&algo_expid… Acesso em 21 jul. 2019

ANEEL. Resolução normativa nº 482, de 17 de abril de 2012. Agência Nacional de Energia Elétrica. Brasília: 2012. Disponível em http://www2.aneel.gov.br/cedoc/ren2012482.pdf. Acesso em 21 jul. 2019

ANEEL. Nota Técnica n° 0056/2017-SRD/ANEEL: Atualização das projeções de consumidores residenciais e comerciais com microgeração solar fotovoltaicos no horizonte 2017-2024. Agência Nacional de Energia Elétrica. Brasília: 2017. Disponível em http://www.aneel.gov.br/documents/656827/15234696/Nota+Técnica_0056_PROJEÇÕES+GD+2017/38cad9ae-71f6-8788-0429-d097409a0ba9. Acesso em 21 jul. 2019

ANEEL. Capacidade de Geração do Brasil. In: BIG - Banco de Informações de Geração. Agência Nacional de Energia Elétrica. Brasília: 2019. Disponível em http://www2.aneel.gov.br/aplicacoes/capacidadebrasil/capacidadebrasil.cfm. Acesso em 01 ago. 2019

BRASIL. Decreto nº 5.163 de 30 de julho de 2004. Regulamenta a comercialização de energia elétrica, o processo de outorga de concessões e de autorizações de geração de energia elétrica, e dá outras providências. Diário Oficial da União, Brasília, DF, seção I, Edição Extra, retificado em 04/08/2004. Disponível em http://www.planalto.gov.br/ccivil_03/_Ato2004-2006/2004/Decreto/D5163.htm. Acesso em 21 jul. 2019

BUYS, B. Terras-raras: uma oportunidade imperdível? Ciência e Cultura, v. 64, n. 1, p. 8–9, 2012. Disponível em: http://cienciaecultura.bvs.br/scielo.php?script=sci_abstract&pid=S0009-67252012000100004&lng=en&nrm=iso&tlng=en. Acesso em 2 ago. 2019

CNM. Entenda a Cfem (Compensação Financeira pela Exploração de Recursos Minerais). Série Estudos Técnicos - julho de 2012, Volume 5, N. 14, p. 179-188 Confederação Nacional de Municípios – CNM. Brasília, 2012. Disponível em https://www.cnm.org.br/cms/biblioteca/ET%20Vol%205%20-%2014.%20Entenda%20a%20CFEM.pdf. Acesso em 21 jul. 2019

ECLIPSE MAGNETICS. NdFeB Magnets/ Neodymium Iron Boron Magnets Datasheet. Eclipse Magnetics. Sheffield (GB), 2018. Disponível em https://www.eclipsemagnetics.com/media/wysiwyg/datasheets/magnet_materials_and_assemblies/ndfeb_neodymium_iron_boron-standard_ndfeb_range_datasheet_rev1.pdf. Acesso em 21 jul. 2019

EIA. International Energy Outlook 2017. U.S. Energy Information Administration. Washington, 2017. Disponível em https://www.eia.gov/outlooks/ieo/pdf/0484(2017).pdf. Acesso em 21 jul 2019.

EPE. Balanço Energético Nacional 2019: Relatório Síntese/ Ano Base 2018. Empresa de Pesquisa Energética. Rio de Janeiro, 2019. Disponível em http://www.epe.gov.br/sites-pt/publicacoes-dados-abertos/publicacoes/PublicacoesArquivos/publicacao-377/topico-470/Relatório%20Síntese%20BEN%202019%20Ano%20Base%202018.pdf. Acesso em 21 jul. 2019

GAMBOGI, J. Rare Earths [advance release]. In: 2015 Minerals Yearbook. U.S. Geological Survey. Washington, DC: 2018, p. 60.1-60.18. Disponível em https://s3-us-west-2.amazonaws.com/prd-wret/assets/palladium/production/mineral-pubs/rare-earth/myb1-2015-raree.pdf. Acesso em 01 jun. 2019.

GOMES, R.C, BARDANO, B.M.M., NASCIMENTO, M. Potencial de aproveitamento de fontes secundárias para terras-raras: ímãs permanentes. In: XXVI ENCONTRO NACIONAL DE TRATAMENTO DE MINÉRIOS E METALURGIA EXTRATIVA, 2015, Poços de Caldas/MG. Poços de Caldas: CETEM, 2015. Disponível em https://www.cetem.gov.br/images/congressos/2015/CAC00100015.pdf. Acesso em 01 jun. 2019.

GWEC. Global Wind Report: Annual Market Update 2017. Global Wind Energy Council: Bruxelas, 2018. Disponível em: http://files.gwec.net/files/GWR2017.pdf. Acesso em: 28 nov. 2018

IPT. Novo passo para superímãs. Instituto de Pesquisas Tecnológicas do Estado de São Paulo. São Paulo, 2018. Disponível em https://www.ipt.br/noticia/1399-novo_passo_para_superimas.htm. Acesso em20 jul. 2019

MBAC. Projeto CBMM Terras Raras. In: I Seminário Brasileiro de Terras-Raras, Rio de Janeiro (RJ), Brasil, 07 de dezembro 2011. MBAC Fertilizer Corp., 2011. Disponível em www.cetem.gov.br/images/palestras/2011/isbtr/MBAC-carlos-braga-antenor.pptx. Acesso em 01 jun. 2019.

MBAC. Mineral Resource Estimate - Araxá Rare Earth Oxide-Phosphate-Niobium Project, Minas Gerais State, Brazil: NI 43-101Technical Report - 01 jun. 2012. MBAC Fertilizer Corp., 2012.Disponível em www.sedar.com. Acesso em 21 jul. 2019

NETO J. B. F. et al. Obtenção de didímio metálico a partir dos óxidos de terras raras produzidos em Araxá, Brasil. In: 72º Congresso Anual da ABM – Internacional & 17º ENEMET - Encontro Nacional de Estudantes de Engenharia Metalúrgica, de Materiais e de Minas, parte integrante da ABM Week, realizada de 02 a 06 de outubro de 2017, São Paulo, SP, Brasil. Disponível em https://abmproceedings.com.br/ptbr/article/download-pdf/obtencao-de-didimio-metalico-a-partir-dos-oxidos-de-terras-raras-produzidos-em-araxa-brasil. Acesso em 21 jul. 2019

PADILLA A.J., GHALAYINI Z.T., PAPP J.F. Niobium [advance release]. In: 2016 Minerals Yearbook. U.S. Geological Survey. Washington, DC: 2019, p. 52.1-52.8. Disponível em https://prd-wret.s3-us-west-2.amazonaws.com/assets/palladium/production/atoms/files/myb1-2016-niobi.pdf. Acesso em 01 jun. 2019.

PADILLA A.J. Niobium (Columbium). In: Mineral Commodity Summaries 2019. U.S. Geological Survey. Washington, DC: 2019, p. 114-115. Disponível em http://prd-wret.s3-us-west-2.amazonaws.com/assets/palladium/production/atoms/files/mcs2019_all.pdf. Acesso em 01 jun. 2019.

NCBI. Periodic Table of Elements. In: PubChem. U.S. National Center for Biotechnology Information. Bethesda (MD), 2004. Disponível em: https://pubchem.ncbi.nlm.nih.gov/periodic-table/. Acesso em 21 jul 2019.

POHL, W. L. Economic Geology, Principles and Practice: Metals, Minerals, Coal and Hydrocarbons - Introduction to Formation and Sustainable Exploitation of Mineral Deposits. Wiley-Blackwell, 2011.

PORTAL DA MINERAÇÃO. Primeiro superímã com terras-raras do país nasceu em Minas. Belo Horizonte, 2016. Disponível em https://portaldamineracao.com.br/en/primeiro-superima-com-terras-raras-do-pais-nasceu-em-minas/. Acesso em 21 jul. 2019.

Qi, Z., Qingfen, D. China to reduce rare earth export quotas. China Daily. Beijing, 2010. Disponível em http://www.chinadaily.com.cn/business/2010-10/19/content_11427356.htm. Acesso em 21 jul. 2019.

RODING, W. E. Vernier Hybrid Wind Turbine Generators. 2001. 89p. Electrical Power and Control School of Engineering, University of Durham, Durham, 2001. Disponível em http://etheses.dur.ac.uk/3802/1/3802_1363.pdf?UkUDh:CyT. Acesso em 01 jun. 2019.

SAGAWA, M. et al. New material for permanent magnets on a base of Nd and Fe (invited). Journal of Applied Physics, v. 55, n. 6: p.2083–2087, 1984. doi:10.1063/1.333572. Disponível em https://aip-scitation-org.ez135.periodicos.capes.gov.br/doi/abs/10.1063/1.333572. Acesso em 01 jun. 2019.

SAGAWA, M. et al. Permanent magnet materials based on the rare earth-iron-boron tetragonal compounds. IEEE Transactions on Magnetics, v. 20, n.5: p. 1584–1589, 1984. CiteSeerX 10.1.1.533.8984. doi 10.1109/TMAG.1984.1063214. Disponível em https://ieeexplore-ieee-org.ez135.periodicos.capes.gov.br/stamp/stamp.jsp?tp=&arnumber=1063214. Acesso em 01 jun. 2019.

SENADO FEDERAL. Nióbio brasileiro domina mercado. In: Terras Raras – Estratégias para o futuro. Revista Em Discussão! Ano 4, Nº 17, setembro de 2013. Senado Federal. Brasília (DF), 2013. Disponível em http://www.senado.gov.br/noticias/jornal/emdiscussao/Upload/201304%20-%20setembro/pdf/em%20discussão!_setembro_2013_internet.pdf. Acesso em 25 jun. 2019

SMM. Rare Earth Price Chart, China Rare Earth Price Today Market. Shanghai Metals Market – SMM. Shanghai, 2019. Disponível em https://price.metal.com/Rare-Earth. Acesso em 21 jul 2019.

SOUSA, C.A.F. et al. Projeto CBMM Terras Raras. In: EXPOSIBRAM – Expo & Congresso Brasileiro de Mineração, Belo Horizonte (MG), Brasil, 18 a 21 de setembro 2017. Instituto Brasileiro de Mineração IBRAM, Belo Horizonte, 2017. Disponível em https://portaldamineracao.com.br/wp-content/uploads/2018/05/cmb-2017-painel-6-clovis-antonio-de-faria-sousa.pdf. Acesso em 01 jun. 2019.

SOUSA, C.A.F., GUIMARÃES R.C., BOTELHO, M.H.M. Desenvolvimento de processo e produtos de terras-raras na CBMM. In: II Seminário Brasileiro de Terras-Raras, Rio de Janeiro (RJ), Brasil, 29 de novembro de 2013. Centro de Tecnologia Mineral – CETEM/MCTIC, Rio de Janeiro, 2013. Disponível em https://www.cetem.gov.br/images/palestras/2013/iisbtr/15-clovis-antonio.pdf. Acesso em 01 jun. 2019.

USGS. Mineral commodity summaries 2019. Washington, DC: U.S. Geological Survey, 2019, 200 p. Disponível em https://doi.org/10.3133/70202434. https://prd-wret.s3-us-west-2.amazonaws.com/assets/palladium/production/atoms/files/mcs2019_all.pdf. Acesso em 01 jun. 2019.

VAN GOSEN, B.S., et al. Rare-earth elements. In: Schulz, K.J., et al., eds. Critical mineral resources of the United States—Economic and environmental geology and prospects for future supply: Reston, Virginia: U.S. Geological Survey, 2017. p. O1–O31. Disponível em https://doi.org/10.3133/pp1802O. Acesso em 25 jun. 2019.

Published

31-12-2022

How to Cite

Rare earth magnets and renewable energy: technological challenges and proposal for a regulation. Boletim do Observatório Ambiental Alberto Ribeiro Lamego, [S. l.], v. 16, n. 2, p. 2–16, 2022. DOI: 10.19180/2177-4560.v16n22022p2-16. Disponível em: https://editoraessentia.iff.edu.br/index.php/boletim/article/view/15966.. Acesso em: 21 nov. 2024.