Che cosa sono le terre rare?
Le terre rare sono un gruppo di 17 elementi disponibili in natura (Scandio, Ittrio e Lantanidi), noti per le loro proprietà che li rendono fondamentali per la produzione di tecnologie moderne.
Questi elementi si trovano comunemente sotto forma di minerali (come ossidi, carbonati e silicati) all’interno di giacimenti diffusi in svariate regioni del mondo, con una porzione maggioritaria in Cina, Brasile e Vietnam. Tuttavia, la grande applicazione che oggi trovano questi elementi non è proporzionale alla loro abbondanza, risulta quindi necessario trovare una via alternativa all’estrazione da riserve.
Proprietà e utilizzi delle terre rare
Le terre rare svolgono un ruolo cruciale in settori come:
- Energie rinnovabili (batterie, mobilità elettrica e impianti eolici)
- Lifestyle (display, smartphone, cd e dvd)
- Difesa (laser, mezzi militari, sorveglianza e protezione)
Questo perché sono presenti all’interno di tecnologie come superconduttori, magneti permanenti e celle a combustibile. Nonostante l’uso diffuso, le terre rare sono state segnalate come fonte di rischi per la salute e per l’ambiente (inquinamento di acque e alterazione della qualità del suolo) se non smaltite in maniera opportuna. Risulta dunque vantaggioso valutare un possibile riutilizzo.
RAEE come fonte di recupero di terre rare
La produzione di rifiuti categorizzabili come RAEE è aumentata esponenzialmente negli ultimi anni a causa della rapida crescita del settore tecnologico in molti Paesi. Di conseguenza, molti prodotti diventano rapidamente obsoleti (globalmente 53,6 milioni di tonnellate di RAEE sono stati generati nel 2019), rappresentando quindi una possibile fonte secondaria di terre rare a impatto ridotto.
Dall’estrazione al riciclo: un vantaggio per l’ambiente
L’estrazione delle terre rare avviene in modo analogo a quella di metalli comuni, ma con dei trattamenti supplementari.
Il processo comprende l’arrostimento a 400/500°C del minerale immerso in acido solforico per rimuovere i fluoruri e l’anidride carbonica. Il prodotto viene poi lavato e filtrato per eliminare le impurezze, dopodiché viene estratto e precipitato ad alta temperatura formando l’ossido corrispondente. A questo punto l’elemento può essere estratto per riduzione metallo-termica o elettrolisi del sale fuso.
Questo processo porta però a rapido e ingente degrado ambientale e alla produzione di rifiuti tossici complessi da smaltire. È bene tenere a mente che affidarsi solo all’estrazione implica inoltre dipendere solo da pochi fornitori, ovvero Paesi che dominano il mercato, con la conseguenza di possibili tensioni geopolitiche.
Considerando l’importanza di questo mercato al giorno d’oggi sono dunque necessarie altre soluzioni come il miglioramento delle tecniche di riciclo e la valorizzazione del green mining, ossia il recupero di risorse da rifiuti provenienti da aree urbane.
Separare le terre rare dai RAEE è tutt’ora un’ardua impresa; le tecniche più comuni sono rappresentate da trattamenti meccanici e/o metallurgici dei rifiuti. I metodi più comuni sono:
- Riciclo meccanico: permette di recuperare materiale utile attraverso la separazione di diversi componenti a seconda di dimensione, densità, proprietà magnetiche e altre caratteristiche fisiche. Si tratta di una opzione con alta efficienza energetica e costi relativamente bassi, tuttavia, essendo una tecnica basilare viene usata solo per RAEE con alta percentuale di terre rare.
- Pirometallurgia: RAEE sono sottoposti ad alte temperature in presenza di un agente riducente al fine di estrarre la terra rara (arrostimento e calcinazione). Procedura efficiente ma con elevato fabbisogno energetico.
- Idrometallurgia: caratterizzata da due step, dove nel primo il rifiuto viene trattato con acidi minerali (miscela di acido cloridrico e nitrico) e il secondo prevede il recupero del metallo dissolto tramite utilizzo di estrazione liquido-liquido e precipitazione. Tecnica molto efficiente che tuttavia prevede l’utilizzo di reagenti chimici tossici e corrosivi.
- Biosorbimento: alternativa più sostenibile all’idrometallurgia, di recente sviluppo e non ancora impiegabile su larga scala. Si tratta di un processo che utilizza biomasse come assorbente per legare e rimuovere in maniera selettiva terre rare da RAEE.
Il futuro: dall’approccio lineare a un’economia circolare
È stato stimato che nel 2021 il mercato delle terre rare abbia raggiunto il valore di 236 milioni di dollari e si prevede che questo valore possa arrivare a 450 milioni entro il 2030. Per far fronte a questa domanda, non è sufficiente basarsi unicamente sulle riserve attuali, ma bisogna affidarsi a tecniche di recupero. Tuttavia, il riciclo delle terre rare a oggi non è economicamente conveniente, tant’è che viene utilizzato solo nell’1% dei casi. Per migliorare questo dato e approcciarsi a un modello più circolare è necessario seguire indicazioni specifiche:
- eco-progettazione: dispositivi elettrici ed elettronici devono essere progettati in modo tale da agevolare il disassemblaggio e dunque recuperare le terre rare dai prodotti a fine vita;
- sistema di raccolta e smistamento efficace;
- collaborazione tra produttori, clienti ed enti per il riciclo;
- investire nella ricerca.
In conclusione, il recupero di terre rare da RAEE offre una soluzione promettente per ridurre l’impatto ambientale e la dipendenza da estrazioni tradizionali. Dovrà essere l’evoluzione delle tecniche di riciclo a indicare la prospettiva corretta per un’economia circolare.
A cura di Marta Castellini.