Metale ziem rzadkich są grupą metali, która obejmuje pewne pierwiastki chemiczne o specjalnych właściwościach, takie jak niob, tantal, lantan, cer, neodym, itp. Ale to zaledwie kilka przykładów. W skorupie ziemskiej występuje 17 różnych metali rzadkich. Dzięki swoim niepowtarzalnym właściwościom magnetycznym, metale te stały się kluczowym elementem wielu rozwiązań technologicznych XXI wieku, takich jak chociażby smartfony, pojazdy elektryczne czy turbiny wiatrowe. Są one ważne w wielu nowoczesnych technologiach – w  produkcji magnesów neodymowych używanych w silnikach elektrycznych, bateriach, technologii energii odnawialnej, elektronice i innych zaawansowanych technologiach.

Dobrym przykładem może być iPhone. Popularne na całym świecie urządzenie zawiera aż osiem metali ziem rzadkich! Surowce te są niezbędne, a popyt na nie stale rośnie. W związku z tym Unia Europejska pracuje nad zwiększeniem dostępu do tych metali, ograniczeniem ich eksploatacji i poprawą warunków wydobywania w Europie. Głównym wzywaniem jest rozwiązanie problemów dotyczących dostarczania metali ziem rzadkich, ich recyklingu oraz zmian ceny. I tu na scenę może wkroczyć miedź.

Miedź może pomóc w zredukowaniu zależności przemysłu od metali ziem rzadkich z kilku powodów. W niektórych przypadkach miedź może być stosowana jako alternatywa. Na przykład jest stosowana w produkcji silników elektrycznych i przewodów elektrycznych, co może pomóc w zastąpieniu niektórych zastosowań metali rzadkich.

Ważny okazuje się też recykling. Miedź jest materiałem, który może być łatwo poddany recyklingowi, co pomaga w ograniczaniu zapotrzebowania na nowe złoża i produkcję, może się też przyczynić do zmniejszenia zależności od rzadkich surowców mineralnych.

W dziedzinie nauki i inżynierii prowadzone są badania nad alternatywnymi materiałami i technologiami, które mogą zastępować metale rzadkie w niektórych zastosowaniach. Miedź może być jednym z potencjalnych kandydatów w tym kontekście.

Przyjrzyjmy się przykładom „z życia”. W obliczu rosnącego zastosowania metali ziem rzadkich w maszynach wirujących, w pojazdach elektrycznych i turbinach wiatrowych, można przykładowo wykorzystać w nich miedź. Innym przykładem są silniki w pojazdach elektrycznych. Gros z nich korzysta z magnesu trwałego i wykorzystuje metale ziem rzadkich. Ta technologia poza szeregiem zalet, ma także wady – przykładowo ryzyko rozmagnesowania po zbytnim nagrzaniu silnika. Problemy techniczne i utrudnienia doprowadziły Unię Europejską do uruchomienia programu Horizon 2020 w zakresie badań naukowych i innowacji, w ramach którego pracuje się nad ReFreeDrive (napędem bez metali ziem rzadkich). Cel to dalsze rozwinięcie dwóch technologii – zastosowanie miedzi w silnikach indukcyjnych oraz w silnikach reluktancyjnych synchronicznych.

W ramach projektu trwają także prace nad konstrukcją urządzeń elektroniki przemysłowej z wykorzystaniem półprzewodników o dużej przerwie energetycznej. Uwzględnia to także system sterowania, w tym funkcje ładowania baterii. Przygotowywane są dwa prototypy – o mocy 75 kW i 200 kW. Poddawane są one testom i próbom integracji w jednym pojeździe elektrycznym.

Z kolei na polu energetyki wiatrowej wyzwaniem jest fakt, że mamy dużą przewagę bezpośrednio napędzanych generatorów wyposażonych w konwertery całej mocy, niewykorzystujących skrzyni przekładniowych, które wymagają ciągłego serwisu i są podatne na awarie. Technologia ta w większości wykorzystuje generatory z magnesami trwałymi. Jest jednak alternatywa oparta na miedzi – technologia wzbudzenia. Nie wymaga ona metali ziem rzadkich, w zamian wykorzystuje zalety napędu bezpośredniego. Obecnie ta metoda nie jest popularna wśród producentów, ale można ją mocniej rozpowszechnić.