I magneti permanenti riciclati come fonte di elementi delle terre rare
Gli elementi delle terre rare (REE, rare earth element) sono essenziali per le applicazioni tecnologiche «verdi» e la loro domanda è in crescita. Principalmente, essi vengono utilizzati nei magneti permanenti realizzati a partire da una lega di neodimio, ferro e boro (NdFeB) per motori altamente efficienti destinati a veicoli elettrici ibridi e generatori per turbine eoliche. Tuttavia, l’approvvigionamento di REE è a rischio a causa delle imprevedibili politiche commerciali della Cina, che detiene e sfrutta le principali riserve mondiali. Inoltre, l’accesso a queste risorse è importante per la realizzazione del Green Deal europeo, il cui obiettivo è rendere l’Europa neutra in termini di emissioni di carbonio entro il 2050. Il progetto REE4EU ha sviluppato un sistema a circuito chiuso che ruota dai rifiuti dei magneti permanenti a nuovi prodotti. Alla base di questo processo vi sono due nuove tecnologie: la prima, ovvero l’estrazione di liquidi ionici (ILE, ionic liquid extraction), consente la rimozione degli elementi delle terre rare dai flussi di rifiuti sotto forma di ossalati; la seconda, l’elettrolisi ad alta temperatura (HTE, high temperature electrolysis), rende possibile la produzione di leghe delle terre rare a partire da miscele di ossidi delle terre rare ottenuti in seguito alla calcinazione delle miscele di ossalati delle terre rare mediante la tecnologia di ILE.
Un nuovo approccio
«Il punto di forza di questo processo è rappresentato dalla tecnologia HTE, che è in grado di rimuovere le singole fasi esistenti di conversione e separazione degli ossidi o alogenuri delle terre rare nel percorso di lavorazione primario (estrazione) cinese», afferma Ana Maria Martinez, la coordinatrice del progetto. Di conseguenza, la tecnologia di REE4EU traduce in realtà un processo maggiormente efficace e più sostenibile dal punto di vista ambientale, in quanto privo di numerose singole fasi di estrazione. Queste nuove tecnologie realizzate su misura consentono di gestire i rifiuti contenenti terre rare provenienti da magneti permanenti come un processo integrato generato nel corso della fabbricazione dei magneti permanenti o come magneti permanenti esausti provenienti da prodotti alla fine del loro ciclo di vita per produrre una lega intermedia contenente elementi delle terre rare. Questo prodotto è trattato mediante un processo di colata continua chiamato «strip casting» (ovvero colata continua «sottile») al fine di ottenere una lega madre di elementi delle terre rare per la fabbricazione di magneti permanenti, realizzando così un completo processo di riciclaggio dei magneti permanenti a circuito chiuso. «Questo percorso presenta costi competitivi e un eccellente impatto ambientale in confronto all’estrazione convenzionale primaria di elementi delle terre rare. Inoltre, l’attuazione del processo di REE4EU è supportata da un’analisi dell’impatto sociale», spiega Martinez. Il completo processo di riciclaggio dei magneti permanenti a circuito chiuso, dai rifiuti contenenti terre rare a nuovi prodotti sotto forma di magneti permanenti realizzati mediante elementi delle terre rare, è stato dimostrato su scala pilota. «In questo modo si apre la possibilità di garantire un’importante catena del valore in Europa, offrendo una promettente opportunità alle imprese di riciclaggio delle terre rare», osserva Martinez.
Vantaggi considerevoli
In seguito all’analisi dei dati ottenuti nel corso delle prove pilota, la valutazione del ciclo di vita mostra una riduzione dell’impatto dei cambiamenti climatici pari a circa il 50 % e una diminuzione del consumo di energia primaria attorno al 35 % rispetto allo scenario attuale, ovvero la produzione primaria in Cina. Il progetto rappresenta un punto di svolta significativo. «In precedenza, nessuno era stato in grado di dimostrare l’intera catena del valore dei magneti permanenti impiegando risorse di scarto contenenti terre rare su questa scala», sottolinea Martinez. REE4EU contribuirà allo sviluppo di un nuovo settore europeo per la produzione di leghe delle terre rare secondarie, alla creazione di nuovi posti di lavoro, all’aumento dell’indipendenza dalle importazioni dell’Europa e alla fornitura di materie prime per le industrie tecnologiche verdi europee in rapida crescita. «Realizzando questi obiettivi, il progetto non sta promuovendo solamente la competitività, ma anche l’efficienza delle risorse e consente inoltre di ottenere benefici a livello ambientale», conclude Martinez.
Parole chiave
REE4EU, rifiuti, magnete permanente, elemento delle terre rare, riciclaggio, estrazione di liquidi ionici, elettrolisi ad alta temperatura
