Riciclare i prodotti ad alta tecnologia per aumentare la competitività
Gli elementi delle terre rare (REE, rare earth element) sono un gruppo di 17 metalli fondamentali per la realizzazione di applicazioni ad alta tecnologia, tra cui turbine eoliche, motori per automobili elettriche, motori industriali ad alta efficienza e telefoni cellulari. «I REE sono un componente importante dei magneti permanenti più potenti attualmente esistenti», spiega Ana Maria Martinez, coordinatrice del progetto REEPRODUCE(si apre in una nuova finestra) e ricercatrice presso SINTEF(si apre in una nuova finestra). «Essi sono così potenti che anche piccole quantità forniscono le proprietà magnetiche necessarie (per costruire veicoli elettrici più leggeri o turbine eoliche offshore, ad esempio).»
Sostenibilità e affidabilità dell’approvvigionamento
Si è registrato un crescente interesse per le potenzialità del riciclaggio dei prodotti giunti alla fine del loro ciclo vitale contenenti materiali REE. «Esiste un potenziale inespresso in questo settore, dato che attualmente in Europa viene riciclato meno dell’1% dei magneti REE, principalmente nella fase di pre-consumo», osserva Martinez. Il progetto REEPRODUCE si è proposto di aumentare la capacità di riciclaggio degli REE in Europa verificando l’efficienza di tecnologie pilota lungo l’intera catena del valore, dai prodotti a fine vita ai nuovi magneti. Il progetto si è inoltre proposto di dimostrare la sostenibilità economica del riciclo degli REE in Europa.
Selezione, estrazione, lavorazione e produzione di nuovi magneti
Per raggiungere i suoi obiettivi, il progetto ha convalidato tecnologie innovative realizzando apposite prove pilota per ciascuna fase dell’intera catena del valore. Il primo passo ha previsto l’utilizzo di una macchina selezionatrice in grado di identificare i prodotti alla fine del loro ciclo vitale contenenti magneti REE. Un braccio robotico prototipo ha quindi estratto la parte del prodotto a fine vita contenente i magneti REE, ovvero ad esempio le ruote di un monopattino elettrico, che stanno diventando sempre più comuni negli ambienti urbani. Successivamente, un sistema automatizzato ha estratto i magneti REE dai diversi componenti. Il passaggio successivo è stato quello di sottoporre il materiale a un processo complesso per trasformare i magneti scartati in ossidi di REE. L’impianto pilota idrometallurgico, che è stato costruito con una capacità di 70 tonnellate di magneti all’anno, è costituito da diverse fasi, in grado di accogliere magneti di scarto di diversa composizione chimica e contenuto di impurità (ossidi, rivestimenti metallici, ecc.). L’ultimo passo converte gli ossidi di REE in metalli e leghe di terre rare, dai quali è possibile produrre nuovi magneti. Il prototipo realizzato da REEPRODUCE, che dispone di una capacità produttiva di circa 22 tonnellate di metalli REE all’anno, verrà convalidato nell’agosto del 2026.
Produzione di REE competitiva e resiliente
Il riciclaggio dei magneti REE in Europa apporterà benefici ambientali, riducendo la necessità di estrarre e importare materiale dall’estero: l’approccio si inserisce in quanto l’UE sta cercando di realizzare attraverso politiche come il regolamento sulle materie prime critiche, che mira a ridurre la dipendenza dai fornitori esteri e ad aumentare i tassi di riciclaggio di tali materie. «Si tratta di una catena del valore e di un mercato complessi», afferma Martinez. «Tuttavia, la mancanza di una catena del valore dei REE affidabile e resiliente in Europa comporta anche rischi economici e per la sicurezza.» Sono necessari investimenti considerevoli per costruire impianti in grado di riciclare su larga scala i magneti REE. Attualmente, è in fase di sviluppo un piano aziendale(si apre in una nuova finestra) volto a supportare l’adozione sul mercato delle soluzioni concepite da REEPRODUCE, unitamente alla creazione di sistemi resilienti di riciclo e produzione di REE in Europa. «Dobbiamo estrarre quanti più magneti possibili dai prodotti scartati», osserva Martinez. «Abbiamo calcolato che un impianto di riciclaggio dovrebbe estrarre un minimo di 1 000 tonnellate di magneti REE all’anno per essere fattibile a livello economico. Inoltre, questi magneti di diversa composizione devono essere raffinati e trasformati in nuovi magneti, il tutto in modo economicamente e ambientalmente sostenibile.»
