Come riciclare i magneti usati?

I magneti, in particolare quelli realizzati con elementi delle terre rare come il neodimio (NdFeB) e il samario-cobalto (SmCo), sono componenti essenziali di numerose tecnologie moderne, tra cui elettronica, veicoli elettrici, turbine eoliche e dispositivi medici. Tuttavia, quando questi prodotti raggiungono la fine del loro ciclo di vita, sorge spontanea la domanda: come possiamo riciclare responsabilmente i magneti usati per recuperare materiali preziosi e ridurre al minimo l'impatto ambientale? Questa guida esplora il processo di riciclo dei magneti usati, evidenziando tecnologie chiave, sfide e best practice.

1. Comprensione della composizione dei magneti e del potenziale di riciclaggio

La maggior parte dei magneti potenti è composta da terre rare combinate con ferro, boro, cobalto o altri metalli. Questi materiali sono essenziali per le loro proprietà magnetiche uniche, ma sono anche limitati e spesso provengono da regioni sensibili dal punto di vista ambientale. Il riciclaggio dei magneti non solo preserva queste risorse, ma riduce anche la necessità di attività estrattive, con conseguenze ecologiche e sociali significative.

Il potenziale di riciclo dei magneti dipende dal tipo e dalla forma. Ad esempio, i magneti sinterizzati al neodimio (NdFeB), comunemente utilizzati nei dischi rigidi e nei motori elettrici, sono più difficili da riciclare rispetto ai magneti legati a causa della loro natura fragile e dei forti campi magnetici, che possono aderire alle apparecchiature di riciclo.

2. Tecnologie chiave di riciclaggio

Sono emerse diverse tecnologie innovative per affrontare le sfide del riciclaggio dei magneti, ciascuna con i suoi vantaggi e limiti:

a. Trattamento dell'idrogeno dei rottami magnetici (HPMS)

Sviluppato dai ricercatori dell'Università di Birmingham e commercializzato da aziende come HyProMag, l'HPMS è un metodo rivoluzionario che utilizza l'idrogeno gassoso per scomporre i magneti sinterizzati al neodimio (NdFeB) in una polvere smagnetizzata e libera. Il processo prevede l'esposizione del magnete all'idrogeno, che si diffonde nei bordi dei grani, causandone l'espansione e la disintegrazione. Questo metodo è efficiente, ecologico e preserva l'integrità materiale delle terre rare, consentendone il riutilizzo in nuovi magneti.

Vantaggi :

• Alta efficienza : il processo converte rapidamente i magneti in polvere.
• Compatibilità ambientale : non vengono utilizzate sostanze chimiche pericolose e il processo non produce fumi tossici.
• Conservazione del materiale : la polvere recuperata mantiene un'elevata purezza, adatta alla produzione di nuovi magneti.

Limitazioni :

• Attrezzatura specializzata : richiede idrogeno e ambienti controllati, che potrebbero limitare la scalabilità in alcune regioni.
• Investimento iniziale : l'allestimento di strutture HPMS richiede un capitale significativo.

b. Metodi idrometallurgici privi di acidi

I tradizionali metodi idrometallurgici per il riciclo dei magneti in terre rare prevedono la dissoluzione dei magneti in acidi minerali, che possono essere pericolosi e generare rifiuti tossici. Tuttavia, i ricercatori del Critical Materials Institute (CMI) hanno sviluppato un'alternativa priva di acidi che utilizza una soluzione atossica per dissolvere i magneti e recuperare elementi di terre rare ad alta purezza. Questo metodo è particolarmente efficace per i rifiuti elettronici contenenti magneti frantumati, eliminando la necessità di fasi di pre-trattamento come la selezione o la smagnetizzazione.

Vantaggi :

• Sicurezza : evita l'uso di acidi pericolosi, riducendo i rischi per la salute e l'ambiente.
• Versatilità : può elaborare diversi tipi e forme di magneti, compresi i rifiuti elettronici triturati.
• Elevata purezza : recupera ossidi di terre rare di purezza eccezionale.

Limitazioni :

• Gestione chimica : sebbene il processo sia privo di acidi, richiede comunque un'attenta gestione delle sostanze chimiche.
• Intensità energetica : potrebbe richiedere molta energia per il riscaldamento o altre fasi del processo.

c. Riciclo a circuito corto

Il modello short-loop di HyProMag si concentra sull'intercettazione dei magneti in terre rare prima che vengano sottoposti a processi distruttivi come la frantumazione. Preservando l'integrità dei magneti, questo approccio consente il riutilizzo diretto della polvere recuperata nella produzione di nuovi magneti, riducendo gli sprechi e il consumo energetico rispetto ai tradizionali metodi di riciclo che scompongono i magneti nei loro elementi grezzi.

Vantaggi :

• Efficienza dei materiali : massimizza il riutilizzo dei materiali recuperati, riducendo al minimo gli sprechi.
• Risparmio energetico : evita fasi ad alto consumo energetico come la fusione o la raffinazione.
• Sostenibilità : supporta i principi dell'economia circolare mantenendo i materiali in uso.

Limitazioni :

• Ambito limitato : attualmente focalizzato su tipi e applicazioni di magneti specifici.
• Adozione sul mercato : richiede la collaborazione dell'intero settore per aumentare la produzione.

3. Sfide nel riciclaggio dei magneti

Nonostante questi progressi, persistono diverse sfide nel riciclaggio dei magneti:

a. Raccolta e ordinamento

Un riciclo efficace inizia con la corretta raccolta e selezione dei prodotti contenenti magneti. Molti dispositivi elettronici di consumo, come smartphone e laptop, contengono piccoli magneti difficili da estrarre e separare dagli altri componenti. Lo sviluppo di sistemi di raccolta e tecnologie di selezione efficienti è fondamentale per aumentare i tassi di riciclo.

b. Smagnetizzazione

I magneti potenti possono aderire alle apparecchiature di riciclaggio, causando danni o interruzioni operative. La smagnetizzazione è essenziale per prevenire questo problema, ma i metodi tradizionali come il riscaldamento o gli urti meccanici possono richiedere molto energia o danneggiare i magneti. Per semplificare il processo di riciclaggio, sono necessarie tecniche di smagnetizzazione innovative, come quelle utilizzate nell'HPMS.

c. Fattibilità economica

Il riciclo dei magneti deve essere economicamente sostenibile per incoraggiarne un'adozione diffusa. Sebbene il valore delle terre rare recuperate sia elevato, i costi associati alla raccolta, al trasporto e alla lavorazione possono essere proibitivi. Incentivi governativi, sussidi e meccanismi di mercato che premiano le pratiche sostenibili possono contribuire a colmare questo divario.

d. Quadri normativi e politici

La mancanza di normative e politiche chiare che disciplinino il riciclaggio dei magneti può ostacolarne il progresso. Governi e organismi industriali devono collaborare per stabilire standard per i processi di riciclaggio, la qualità dei materiali e la tutela ambientale. Anche la cooperazione internazionale è essenziale, poiché le terre rare sono oggetto di commercio globale.

4. Buone pratiche per il riciclaggio dei magneti usati

Per massimizzare il potenziale di riciclaggio dei magneti usati, privati, aziende e decisori politici possono adottare le seguenti buone pratiche:

a. Corretto smaltimento dei rifiuti elettronici

Non smaltire mai i dispositivi elettronici contenenti magneti tra i rifiuti generici. Portali invece presso gli appositi centri di raccolta specializzati nella raccolta dei rifiuti elettronici. Molti rivenditori e comuni offrono programmi di raccolta dei rifiuti elettronici, facilitando il riciclo responsabile dei vecchi dispositivi elettronici.

b. Sostenere le iniziative di riciclaggio

Partecipa o sostieni iniziative di riciclaggio incentrate su magneti ed elementi delle terre rare. Ad esempio, il progetto HARMONY, finanziato dall'UE, sta sviluppando metodi per riciclare magneti permanenti da varie applicazioni, recuperando materiali preziosi per il riutilizzo. Contribuendo a questi progetti o imparando da essi, puoi contribuire al progresso delle tecnologie di riciclaggio dei magneti.

c. Sostenitore del design sostenibile

Incoraggiare i produttori a progettare prodotti tenendo conto del riciclo. Ciò include l'utilizzo di magneti di dimensioni e forme standardizzate, la riduzione al minimo dell'uso di adesivi o rivestimenti che complicano il riciclo e l'uso di etichette chiare per facilitare la selezione e la lavorazione.

d. Investire nelle infrastrutture di riciclaggio

Governi e aziende dovrebbero investire in infrastrutture di riciclaggio in grado di gestire in modo efficiente magneti ed elementi delle terre rare. Ciò include lo sviluppo di impianti specializzati per HPMS, idrometallurgia priva di acidi e altri metodi di riciclaggio, nonché il miglioramento dei sistemi di raccolta e smistamento.

e. Educare e sensibilizzare

Sensibilizzare sull'importanza del riciclo dei magneti e sulle sfide che comporta. Informare consumatori, aziende e responsabili politici sui vantaggi ambientali ed economici del riciclo dei magneti e incoraggiarli ad agire per sostenere pratiche sostenibili.

5. Il futuro del riciclaggio dei magneti

Il futuro del riciclo dei magneti sembra promettente, con una ricerca e sviluppo in corso volti a superare le sfide attuali e a migliorarne l'efficienza. Con il perfezionamento di tecnologie come l'HPMS e l'idrometallurgia priva di acidi, queste diventeranno più accessibili ed economiche, consentendone un'adozione più ampia. Inoltre, i progressi nella scienza dei materiali potrebbero portare allo sviluppo di nuovi magneti più facili da riciclare o addirittura biodegradabili, riducendo ulteriormente l'impatto ambientale.

Anche la collaborazione internazionale svolgerà un ruolo cruciale nel progresso del riciclo dei magneti. Condividendo conoscenze, risorse e buone pratiche, i paesi possono collaborare per costruire una rete globale di riciclo che garantisca l'uso sostenibile delle terre rare e di altri materiali critici.