Nuovi processi di recupero per leghe di magnesio con terre rare ad alte prestazioni e a basso costo
Al giorno d’oggi le normative richiedono una maggiore efficienza del carburante, mentre le progettazioni per le strutture aerospaziali e automobilistiche stanno diventando sempre più complesse. Soddisfare pertanto le aspettative per componenti a prestazioni più elevate può risultare difficile. Il più leggero di tutti gli elementi metallici, il magnesio, richiede meno energia durante la produzione e le progettazioni possono essere più sofisticate senza sacrificare la robustezza. Il metallo può essere fuso in varie parti meccaniche e utilizzato praticamente per qualsiasi struttura che debba risultare più leggera e resistente. Tuttavia, le sue mediocri proprietà di resistenza a corrosione e deformazione, in aggiunta alla temperatura di esercizio, ne ostacolano un’ampia accettazione da parte del mercato. Finanziato dall’UE, l’obiettivo di REMAGHIC(si apre in una nuova finestra) era quello di riciclare i metalli di magnesio provenienti dai rifiuti industriali e combinarli con elementi di terre rare secondarie (REE) per produrre leghe con prestazioni superiori rispetto al magnesio originario. «Il nostro motto, “leghe di magnesio-terre rare ad alte prestazioni al costo del magnesio originario” riflette bene la nostra missione», osserva Blanca Araujo, la coordinatrice del progetto. Il team ha sperimentato diverse miscele contenenti magnesio e REE, che sono adatte per applicazioni di ingegneria e che possono essere riciclate in modo ecologico per risolvere il problema dei prezzi. Promuovere una cultura del riciclaggio Lo sforzo congiunto dei team di progetto ha portato a un processo di riciclaggio a ciclo chiuso per la produzione di leghe di magnesio. Tutto questo è fondamentale per migliorare la sostenibilità dell’Europa e ridurre la sua dipendenza dalle materie prime, sostenendo un modello di economia circolare di riutilizzo e riciclaggio piuttosto che scaricare i materiali come rifiuti. I membri del progetto hanno sviluppato diverse tecniche per il recupero sia delle REE che del magnesio, recuperando questi utili elementi rispettivamente dai residui di rifiuti industriali e dalle pile di scorie/rottami. In particolare, hanno segnalato vari processi tra cui lavorazione meccanica, idrometallurgia, solvometallurgia e pirometallurgia per estrarre e separare le REE dai fosfori di lampade, dai tubi a raggi catodici e dalle batterie al nichel-metallo idruro. «Il percorso di recupero finale che abbiamo selezionato ha raggiunto il livello di preparazione tecnologica 5. Siamo riusciti a recuperare percentuali molto elevate di ossido di ittrio dalle lampade, così come di ossido di cerio e lantanio dalle batterie», osserva la Araujo. Il team ha anche dimostrato tecniche migliorate a basso costo per il riciclaggio del magnesio che richiedono quantitativi di energia molto bassi. «Il riciclo del magnesio può essere più pericoloso rispetto alla fusione, visto che il materiale è altamente infiammabile. Abbiamo dimostrato come le fonderie di magnesio possono riciclare i propri scarti invece di ricombinarli direttamente nel crogiolo, un procedimento che alla fine crea maggiori impurità», aggiunge la Araujo. Un altro risultato del progetto è stata la produzione e la convalida di una struttura industriale specificamente mirata al riciclaggio delle leghe di magnesio. L’impianto che fabbrica lingotti a un ritmo di 240 kg/h in piena produzione può essere collegato a qualsiasi fonderia di magnesio. Applicazioni pratiche Nell’ambito di REMAGHIC, è stato progettato un prototipo di portellone posteriore per dimostrare come potrebbero essere utilizzate le leghe di magnesio nell’industria automobilistica. Inoltre, è stato ridisegnato il raccordo del perno di un aereo per dimostrare che la combinazione di magnesio riciclato e REE primarie è più economica e più leggera rispetto al titanio. Il campo biomedico è un altro settore in cui il magnesio e le sue leghe possono svolgere un ruolo importante. Il materiale è promettente per l’uso in impianti medici. Rispetto al titanio, che è già ampiamente utilizzato, è più simile come resistenza alle ossa ed è biodegradabile. «Se si ha una vite in magnesio nel polso, non ci sarebbe bisogno di un secondo intervento chirurgico per rimuoverla», dice la Araujo.
