Recupero di materie prime critiche in un’economia circolare
Attualmente per l’UE le materie prime critiche sono 34. Si tratta di materiali estremamente importanti per l’economia dell’UE, ma il loro approvvigionamento è a rischio. Tra questi figurano tungsteno, niobio e tantalio. Recuperarli dai rottami pre-consumo e dagli scarti di lavorazione non solo contribuirà ad aumentare la forza e l’indipendenza dell’Europa ma darà anche un importante contributo alla realizzazione di un’economia a rifiuti zero. L’obiettivo del progetto TARANTULA, finanziato dall’UE, era quello di sostenere questo sforzo sviluppando un kit di tecnologie metallurgiche innovative, efficienti e flessibili con una selettività e tassi di recupero elevati per tungsteno, niobio e tantalio.
Piccole quantità di metalli essenziali non sostituibili
Tungsteno, niobio e tantalio sono metalli refrattari caratterizzati da una straordinaria resistenza al calore e all’usura. Sono essenziali per molte applicazioni critiche, tra cui l’energia eolica, la robotica, la stampa 3D e le tecnologie digitali. Non esistono sostituti validi e, senza di essi, la fornitura di prodotti come utensili e stampi da taglio, motori a turbina, motori di trazione, droni e microelettronica sarebbe minacciata. Secondo la coordinatrice del progetto Lourdes Yurramendi di TECNALIA Research and Innovation, «nonostante disponga delle maggiori risorse e riserve di tungsteno, la Cina è divenuta importatrice netta di minerali e concentrati di tungsteno. La produzione primaria dell’UE di minerale di tungsteno, che avviene principalmente nelle miniere situate in Austria, Portogallo e Spagna, copre solo una minima parte della domanda interna dell’UE. Analogamente, pur disponendo di alcuni giacimenti di niobio, l’UE non produce alcun minerale di niobio ed è interamente dipendente dalle importazioni. Di fatto, i depositi in Brasile coprono oltre il 90 % della domanda di niobio dell’UE e del mondo. L’UE importa anche il 100 % del tantalio, principalmente dall’Africa. È fondamentale trovare fonti alternative e secondarie di tungsteno, tantalio e niobio».
Fonti antropiche in un’economia a rifiuti zero
L’estrazione mineraria convenzionale consente di ottenere le materie prime primarie dai giacimenti. Le materie prime secondarie sono estratte e lavorate da rifiuti antropici. TARANTULA «estrae» tungsteno, niobio e tantalio da scarti industriali e rifiuti della lavorazione dei minerali estratti (sterili e scorie). I solventi eutettici profondi hanno facilitato la separazione di oltre il 90 % del tungsteno nei residui dei processi industriali e negli sterili su scala di laboratorio. La successiva estrazione con solvente con liquidi ionici ha permesso di recuperare oltre il 99 % del tungsteno estratto (sotto forma di ossido di tungsteno). «I risultati del progetto TARANTULA confermano il potenziale del processo di garantire un approvvigionamento annuale sostenibile di tungsteno equivalente al 50 % dell’attuale produzione primaria dell’UE», osserva Yurramendi. Niobio e tantalio sono spesso presenti nello stesso campione. La tecnologia multifase del progetto è in grado di recuperare entrambi come prodotti commercializzabili separati. Il team ritiene che le ottimizzazioni consentiranno di ottenere tantalio e niobio di alta qualità equivalenti rispettivamente ad almeno il 120 % e il 5 % della domanda annuale dell’UE.
Aumentare la preparazione tecnologica
«Abbiamo sviluppato e testato diverse tecnologie ecologiche e scalabili. La combinazione di ionometallurgia ed elettrometallurgia è risultata la migliore dal punto di vista tecnico, economico e ambientale. Le tecnologie più promettenti sono state ulteriormente potenziate e ottimizzate nel nostro prototipo, progettato per produrre ossidi metallici a una capacità di un chilogrammo al giorno, con prodotti che soddisfano le specifiche commerciali dei loro più ampi segmenti di mercato grazie a test rigorosi», aggiunge Yurramendi. Il team sta già presentando i propri materiali riciclati in rivestimenti a base di ossidi di ciascuno dei tre e un rivestimento a base di carburo di tungsteno, attualmente su scala di laboratorio. I risultati di TARANTULA aumenteranno l’autonomia strategica dell’UE e la sua forza nei mercati competitivi, riducendo al contempo gli sprechi.
Parole chiave
TARANTULA, tungsteno, niobio, tantalio, scarti di lavorazione mineraria, materie prime critiche, economia a rifiuti zero, ionometallurgia, elettrometallurgia, rivestimenti
