Il Dipartimento dell’energia Usa vuole che siano riciclati i materiali – Seconda parte

Il DOE spera di superare questo problema attraverso il suo nuovo premio per il riciclaggio

Delle 20 squadre che hanno vinto una prima tranche di premi in denaro il mese scorso, quattro sono esplicitamente focalizzate sul riciclaggio dei magneti. Tyler Christoffel, responsabile tecnologico presso l’Ufficio per le tecnologie eoliche del Dipartimento dell’Energia USA, ha affermato che questi team sono stati scelti perché le loro soluzioni di riciclaggio sembravano nuove e promettenti e perché hanno dimostrato di essere “in grado di portare le tecnologie alla commercializzazione”. Inoltre, la maggior parte di questi gruppi ha proposto alternative più pulite e a minore consumo energetico ai tradizionali approcci di riciclaggio dei metalli. “Ciò che questo premio aiuta davvero a fare è far avanzare alcune di queste tecnologie di riciclaggio che possono offrire un percorso a minori emissioni e minore utilizzo di risorse a magnete”, ha affermato Christoffel.

Elettrolisi del sale fuso e idrometallurgia

Ad esempio, in un processo precedentemente studiato per il riciclaggio delle terre rare dei magneti, i rottami magnetici vengono posti in una fornace a temperature elevate ed esposti al gas idrogeno per estrarre i metalli. Se i rottami sono diventati molto corrosi o ossidati, potrebbe essere necessaria un’ulteriore fase ad alta intensità di emissioni chiamata elettrolisi del sale fuso per riconvertire tali elementi in una forma metallica. Un team pluripremiato dell’Università dello Utah sta sperimentando un nuovo approccio che si basa su reazioni chimiche che coinvolgono sia l’idrogeno che il magnesio a temperature elevate per separare il neodimio dai rottami del magnete e trasformarlo di nuovo in un metallo di elevata purezza. Con questo processo, i riciclatori sono in grado di bypassare l’elettrolisi del sale fuso, riducendo considerevolmente sia le emissioni di carbonio che il consumo di energia.

“Abbiamo dimostrato che la reazione funziona” su scala molto piccola, ha detto il responsabile del progetto Zhigang Fang, un metallurgista dell’Università dello Utah. Nel corso dei prossimi sei mesi, il team prevede di “raggiungere una quantità maggiore in modo da poter dimostrare che si tratta di un processo robusto che ha il potenziale per essere esteso a una scala di produzione”.

In un altro approccio popolare al riciclaggio dei metalli, l’idrometallurgia, i riciclatori utilizzano spesso acidi forti per estrarre i metalli dai rottami. Il vincitore del primo premio Critical Materials Recycling Inc. sta dando una svolta più ecologica a questo approccio con il riciclaggio con dissoluzione senza acidi, un metodo sviluppato presso l’Ames National Laboratory in cui le terre rare vengono estratte dai magneti utilizzando una soluzione a base d’acqua. 

Critical Materials Recycling

La società madre di Critical Materials Recycling, TdVib , ha firmato un accordo di licenza per la tecnologia nel 2021 e sta avviando un impianto pilota che lo utilizza per riciclare terre rare dai rifiuti elettronici. Con il supporto del DOE, Critical Materials Recycling esplorerà ora la logistica e l’economia della creazione di un’industria nazionale di riciclaggio dei magneti delle turbine eoliche. Alla fine, con finanziamenti aggiuntivi, l’azienda spera di iniziare effettivamente a riciclare i magneti dalle turbine su scala pilota utilizzando la sua tecnologia.

La collaborazione con l’industria eolica “sembrava una scelta naturale” per Critical Materials Recycling, ha detto il CEO dell’azienda Daniel Bina. Egli ha osservato che l’Iowa, dove ha sede la società, è il secondo più grande produttore di energia eolica della nazione. “Dovremmo ovviamente lavorare con quelle persone nel nostro cortile per recuperare le terre rare dai materiali che abbiamo proprio qui”, ha detto.

La fase due: prototipi dimostrativi e piani di estensione

Con la fase uno della competizione terminata, i team stanno ora lavorando alle proposte della fase due, che includono un prototipo dimostrativo della loro tecnologia e un piano dettagliato per espanderla ulteriormente. Fino a sei squadre avranno diritto a vincere i premi della fase due da 500.000 dollari, che il DOE prevede di annunciare a fine estate o inizio autunno, ha affermato Christoffel. 

Sebbene il concorso a premi in sé non si traduca in un settore del riciclaggio completamente nuovo, il DOE spera di produrre una serie di tecnologie che potrebbero fungere da base per il riciclaggio commerciale dei magneti delle terre rare dalle turbine eoliche. Attualmente, non sono moltissime le turbine eoliche che hanno raggiunto la fine della loro durata di vita stimata di 30 anni. Ma ciò cambierà nei prossimi decenni. Nel frattempo, alcuni magneti potrebbero essere riciclati dalle turbine dopo il ripotenziamento, oltre a ulteriori scarti prodotti durante la fabbricazione dei magneti.  

“Speriamo che questo tipo di competizione attiri più attenzione” sul fatto che esistono modi per riciclare i magneti in terre rare dalle turbine eoliche, ha affermato Linda Wang, che guida un altro team pluripremiato presso la Purdue University che sta sviluppando un sistema a basse emissioni di carbonio, per un processo di riciclaggio delle terre rare alimentato a idrogeno. “Abbiamo la tecnologia. Le aziende che possiedono le turbine eoliche dovrebbero fare una pianificazione a lungo termine per raccoglierle, invece di spedirle in discarica”.

Fonte: Grist

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