L’e-waste è una miniera d’oro inesplorata pronta per essere sfruttata

E se potessi trasformare i rifiuti in oro vero? Bene, un team di ricerca della Cornell ha effettivamente trovato un modo per farlo. 

L’ultima ricerca, che era pubblicata su Nature Communications negli ultimi giorni del 2024, ha presentato una tecnica per estrarre metalli preziosi dall’e-waste. L’oro recuperato è stato poi usato come catalizzatore per convertire CO2 in materiali organici.

Il nuovo metodo sviluppato mostra un grande potenziale per cambiare il panorama dell’e-waste fornendo un uso verde e praticabile. Ma prima di entrare nel modo in cui i ricercatori stanno trasformando l’e-waste in oro, diamo un’occhiata alla situazione dei rifiuti elettronici e a quanto di questi rifiuti esistono. 

L’e-waste tossico in rapida crescita

I rifiuti elettronici o e-waste si riferiscono a prodotti elettronici che non funzionano, che si avvicinano alla fine della loro ‘vita utile’ o che sono semplicemente indesiderati. In pratica sono gli apparecchi elettronici scartati. 

Curiosamente, non rientrano nella categoria e-waste solo gli apparecchi che hanno smesso di funzionare. Anche i dispositivi elettronici usati destinati al riuso, alla rivendita, al ricondizionamento o al riciclo sono considerati e-waste.

L’Agenzia per la Protezione Ambientale degli Stati Uniti (EPA) classifica l’e-waste in dieci categorie — grandi elettrodomestici, piccoli elettrodomestici, attrezzature IT, elettronica di consumo, lampade e apparecchi di illuminazione, giocattoli, utensili, dispositivi medici, strumenti di monitoraggio e distributori automatici.

Nell’era odierna dell’avanzamento tecnologico, che genera prodotti sempre più sofisticati e innovativi, la definizione di e-waste è destinata a continuare a espandersi.

Per ora, smartphone, computer, riscaldatori e ventilatori, stampanti, poltrone massaggianti, telecomandi, tapis roulant, smartwatch, monitor cardiaci, cavi e alimentatori rientrano tutti nella categoria dei rifiuti elettronici.

Tutto questo e-waste, secondo il Global E-waste Monitor (GEM) delle Nazioni Unite, sta aumentando cinque volte più rapidamente di quanto venga riciclato.

Nel 2022, sono stati generati 62 milioni di tonnellate di e-waste a livello globale, ma meno di un quarto è stato registrato come correttamente raccolto e riciclato. La generazione di 62 milioni di tonnellate equivale al peso di 107.000 dei più grandi e pesanti aerei passeggeri al mondo.

In termini di categoria, piccoli dispositivi come sigarette elettroniche, giocattoli, forni a microonde e aspirapolvere hanno rappresentato il 33% dell’e-waste, di cui solo il 12% è riciclato. La categoria di piccole apparecchiature IT e di telecomunicazione, che include telefoni, laptop, router e dispositivi GPS, ha rappresentato 4,6 milioni di tonnellate di e-waste, di cui solo il 22% è riciclato.

Il tasso di raccolta e riuso è in realtà più alto per classi di apparecchiature di grandi dimensioni come monitor e apparecchiature di scambio termico.

Secondo il rapporto, il peso stimato dei metalli presenti nell’e-waste nel 2022 era di 31 milioni di tonnellate, insieme a 17 milioni di tonnellate di plastica e 14 milioni di tonnellate di altri materiali come vetro e minerali.

Per quanto riguarda i metalli presenti nell’e-waste, il loro valore totale era di 91 miliardi di dollari, includendo 19 miliardi di rame, 15 miliardi di oro e 16 miliardi di ferro.

La generazione annuale di e-waste a livello mondiale, come osservato nel rapporto, sta attualmente aumentando di 2,6 milioni di tonnellate all’anno, il che la porta a raggiungere 82 milioni di tonnellate entro la fine di questo decennio. La massa prevista dei pannelli fotovoltaici ritirati dovrebbe quadruplicarsi entro il 2030.

Mentre il rapporto prevede un notevole aumento dell’e-waste, prevede anche un calo del tasso di riciclo al 20% entro il 2030 dal 22,3% registrato nel 2022.

Questo calo è previsto a causa della crescente differenza negli sforzi di riciclo rispetto all’aumento sorprendente della generazione di e-waste a livello globale. Il rapporto ha evidenziato un consumo più elevato, la crescente elettronificazione della società, il progresso tecnologico, le carenze di design, le limitate opzioni di riparazione e l’insufficiente infrastruttura per la gestione dell’e-waste.

Tuttavia, se le nazioni potessero aumentare il tasso di raccolta e riciclo dell’e-waste al 60% nei prossimi cinque anni, i benefici supererebbero i costi di oltre 38 miliardi di dollari.

Questo numero, tuttavia, non sembra una possibilità dato che l’attuazione della legislazione sull’e-waste “rimane una vera sfida a livello globale”. Come osservato nel rapporto, il lento tasso di riciclo è probabilmente alimentato dal fatto che solo 46 paesi hanno obiettivi di tasso di raccolta, e ancora meno hanno obiettivi di tasso di riciclo.

Inoltre, mentre nel 2023 81 paesi avevano una legislazione sull’e-waste, ciò non rappresentava davvero una crescita rispetto ai numeri (78) registrati quattro anni prima.

Non solo i rifiuti elettronici stanno aumentando, come abbiamo affermato, ma sono anche estremamente tossici. Circa il 70% dei rifiuti tossici nelle discariche è in realtà e-waste.

Ciò è dovuto al fatto che la maggior parte dell’elettronica contiene qualche forma di materiali tossici, tra cui mercurio, piombo, cadmio e berillio. Tutti questi materiali rappresentano seri rischi per il nostro ambiente. 

Come altri rifiuti, l’e-waste non si ferma nemmeno alle discariche. Quando l’e-waste viene inviata alle discariche, si dissolve in tracce microscopiche e vi permea, finendo per filtrarsi nel terreno da dove le tracce di materiali tossici compaiono nelle acque sotterranee. Successivamente, si diffonde nelle acque dolci dell’area circostante.

Quindi, se non riciclato correttamente, l’e-waste può diventare una minaccia sia per l’ambiente sia per la nostra salute. Il riciclaggio tramite attività non sicure come lo scarico su terra o in corpi d’acqua, la combustione aperta, lo smaltimento con rifiuti ordinari, lo smontaggio manuale e altri metodi rilascia anche sostanze chimiche tossiche, a cui sono particolarmente vulnerabili bambini e donne incinte.

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Trasformare l’e-Waste in Oro e Raggiungere la Sostenibilità

Ora, con così tanto e-waste che si accumula, il quale, come abbiamo visto, contiene molto oro, i ricercatori stanno cercando di uccidere due piccioni con una fava. 

L’oro (Au) è un metallo prezioso che possiede diverse qualità che lo rendono estremamente prezioso. Questo metallo giallo è altamente malleabile e molto durevole. L’oro si trova in natura in forma relativamente pura e ha numerosi usi, inclusi nella tecnologia. Il metallo giallo è impiegato in smartphone, computer e apparecchiature mediche perché è non corrosivo e il miglior conduttore di elettricità. 

In medicina, le nanoparticelle d’oro migliorano le diagnosi e forniscono trattamenti mirati, e la loro biocompatibilità le rende un ottimo elemento per strumenti chirurgici e impianti. Oltre a essere usato nell’aerospazio e in prodotti decorativi come gioielli, l’oro è un modo estremamente popolare per proteggere la ricchezza. 

Da secoli, gli investitori si rivolgono a questo metallo come bene rifugio durante periodi di crisi, incertezza economica e instabilità politica. Anche le banche centrali detengono oro come mezzo per stabilizzare le loro valute fiat.

Al momento della stesura, l’oro vale $2,664 per ounce, a appena il 4,5% dal suo picco di $2,790 raggiunto a fine ottobre 2024.

Questa risorsa naturale molto ricercata, tuttavia, viene estratta mediante un processo lento, complesso e costoso, che richiede molto tempo, è ad alta intensità energetica e comporta sacrifici ambientali. Per ridurne l’impatto ambientale, il riciclo dell’oro è emerso come un’alternativa sostenibile, con circa il 25% dell’oro mondiale ora riciclato.

Nel contesto di questo spostamento verso un approccio più sostenibile, l’elettronica difettosa, come sottolinea lo studio, “rappresenta un prezioso serbatoio per il recupero dell’oro”.

Con i numerosi casi d’uso dell’oro, la domanda in crescita e il riciclo dell’oro che guadagna terreno grazie ai consumatori sempre più attenti all’eco-sostenibilità, è ora necessario disporre di metodi innovativi per recuperare i metalli preziosi dall’e-waste.

Il riciclo dell’oro utilizza tecniche avanzate in cui l’oro è separato da altri materiali tramite processi chimici. Questo è ciò che consente di ottenere la purezza dell’oro riciclato.

Tradizionalmente, si usano sostanze chimiche aggressive per recuperare l’oro dall’e-waste, che si stima contenga circa 10 volte più oro di quanto possa essere estratto da una tonnellata di minerale. Queste sostanze chimiche aggressive includono il cianuro, una sostanza altamente tossica che comporta gravi rischi ambientali. 

Il team guidato da ricercatori della Cornell University in collaborazione con ricercatori tedeschi ha sviluppato un metodo che non utilizza sostanze chimiche pericolose, ma sfrutta l’adsorbimento chimico per recuperare l’oro dai rifiuti elettronici.

I ricercatori hanno sintetizzato due strutture organiche covalenti (VCOF) leggere e facili da produrre, basate su tetrazina e vinile, per estrarre ioni e particelle d’oro dalle schede dei dispositivi elettronici scartati. Oltre ad assorbire particelle d’oro, questi VCOF, che presentano alte risposte fotocorrenti e bassi band gap, catalizzano anche la carbossilazione di alchini terminali. 

I framework organici covalenti (COF) sono materiali cristallini porosi con diversi usi potenziali, inclusi lo stoccaggio di energia e il rilevamento chimico. Il team ha prodotto una coppia di VCOF utilizzando la base del tetrafeniletilene (TPE) e del tetratiafulvalene (TTF).

Secondo lo studio, la capacità di adsorbimento acquoso di Au(III) del TTF-COF è di 2440 mg g⁻¹, mentre quella del TPE-COF è di 1639 mg g⁻¹.

Quindi, i risultati ottenuti dal team sono stati spettacolari, con uno dei VCOF che ha catturato selettivamente fino al 99,9% dell’oro dai dispositivi. Altri metalli come nichel (Ni) e rame (Cu) hanno rappresentato una quantità molto piccola del materiale recuperato, solo il 5% e il 2% rispettivamente.

Il motivo dell’elevata capacità di assorbimento dell’oro del TTF-COF è che il composto è ricco di zolfo. Il zolfo svolge un ruolo chiave nella formazione dei depositi d’oro.

Quindi, ha senso che i composti organosolfurati mostrino una così alta capacità di adsorbimento. Ma non è tutto. Il TTF-COF è anche in grado di sopportare fino a 16 lavaggi e riutilizzi perdendo poco della sua efficienza di adsorbimento.

Parlando della selettività del metodo, Abbaspourrad ha osservato che altri metodi di recupero dell’oro non sono selettivi. Di conseguenza, producono impurità. Tuttavia, data l’alta quantità di metalli preziosi presenti nei dispositivi elettronici, “essere in grado di recuperarli in modo da catturare selettivamente il metallo desiderato – in questo caso, l’oro – è molto importante”.

Tuttavia, questo non è il limite di ciò che il nuovo metodo può realizzare. I COF a obiettivo possono quindi essere usati per convertire l’e-waste in un “catalizzatore prezioso per una utile trasformazione organica verde”.

La conversione dell’anidride carbonica in materia organica è stata ottenuta sotto pressione atmosferica di CO2 a 122 gradi Fahrenheit (50 gradi Celsius) tramite carbossilazione.

“Trasformando la CO2 in materiali a valore aggiunto, non solo riduciamo la necessità di smaltimento dei rifiuti, ma offriamo anche benefici sia ambientali che pratici. È una sorta di vittoria per l’ambiente.”

– Autore principale Amin Zadehnazari, ricercatore post-dottorato nel laboratorio dell’autore corrispondente Alireza Abbaspourrad, professore presso il Dipartimento di Scienze Alimentari, College of Agricultural and Life Sciences, Cornell University

Aziende Coinvolte nella Gestione dell’e-Waste

Ora, diamo un’occhiata ad alcuni nomi di rilievo nella gestione e nel riciclo dei rifiuti elettronici che contribuiscono agli sforzi di sostenibilità ambientale.

1. LKQ Corporation

Questa è un fornitore leader di parti alternative e speciali per la riparazione di automobili e altri veicoli. È anche coinvolta nel riciclo di parti e materiali automobilistici, contribuendo alla gestione dell’e-waste. Attualmente, LKQ è il principale attore nella distribuzione di parti di collisione post-mercato in Nord America.

Con una capitalizzazione di mercato di $9,48 miliardi, le azioni di LKQ Corp. sono attualmente quotate a $36,49, in calo dello 0,71% dall’inizio dell’anno (YTD). Ha un EPS (TTM) di 2,70 e un P/E (TTM) di 13,52. L’azienda ha un rendimento da dividendo del 3,29%, il che la rende molto attraente per chi cerca azioni che generano un forte reddito passivo.

Per il Q3 2024, LKQ Corp. ha riportato un fatturato di $3,6 miliardi, con un aumento dello 0,5%, mentre il suo utile netto rettificato è stato di $230 milioni. L’azienda ha chiuso il trimestre con $661 milioni di flusso di cassa libero e ha restituito $200 milioni agli azionisti tramite $79 milioni di dividendi in contanti e investendo $125 milioni in riacquisto di azioni.

Durante questo periodo, il consiglio ha anche autorizzato un aumento di $1 miliardo del programma di riacquisto di azioni, portandolo a $4,5 miliardi, migliorando ulteriormente la capacità dell’azienda di restituire ancora più valore.

2. Republic Services

Questo fornitore di servizi ambientali offre raccolta, riciclo e smaltimento di rifiuti solidi non pericolosi. Per il riciclo di elettronica, lampadine e batterie, offre kit di restituzione postale separati e garantisce una gestione responsabile cancellando i dati “sette volte” prima di smaltire l’attrezzatura.

Con una capitalizzazione di mercato di $64,5 miliardi, le azioni di Republic Services (RSG ) sono attualmente quotate a $205, in rialzo del 2,1% YTD. Ha un EPS (TTM) di 6,25 e un P/E (TTM) di 32,48. L’azienda ha un rendimento da dividendo dell’1,13%.

Per il Q3 2024, Republic Services ha riportato un aumento del fatturato del 6,5%, mentre l’utile netto è stato di $565,7 milioni. Il flusso di cassa operativo YTD è stato di $2,9 miliardi, mentre il denaro restituito agli azionisti in questo periodo è stato di $834,3 milioni, includendo $329,5 milioni investiti in riacquisti di azioni e $504,8 milioni di dividendi pagati.

“La nostra forte performance durante il terzo trimestre è il risultato diretto dell’esecuzione delle nostre priorità strategiche.”

– CEO Jon Vander Ark

3. Waste Connections

Questa azienda di servizi di rifiuti solidi fornisce raccolta, trasferimento, smaltimento e servizi di riciclo. Secondo il sito ufficiale di Waste Connections (WCN ), accetta rifiuti elettronici come televisori e monitor per computer. Il suo obiettivo è un futuro più pulito e verde, deviando i materiali potenzialmente pericolosi dalle discariche.

Con una capitalizzazione di mercato di $45 miliardi, le azioni di Waste Connections sono attualmente quotate a $174,38, in rialzo dell’1,37% YTD. Ha un EPS (TTM) di 3,64 e un P/E (TTM) di 47,42. L’azienda ha un rendimento da dividendo dello 0,73%.

Per il Q3 2024, Waste Connections ha riportato risultati “migliori del previsto” con $2,338 miliardi di fatturato, un aumento del 13,3% rispetto all’anno precedente. L’utile netto dell’azienda è stato di $308 milioni, in crescita del 17,3% su base annua, mentre il dividendo trimestrale regolare è stato aumentato del 10,5%. Il flusso di cassa netto YTD dalle attività operative è stato di $1,660 miliardi, mentre il flusso di cassa libero rettificato è stato di $1,044 miliardi.

Conclusione

L’aumento della digitalizzazione e, di conseguenza, il crescente consumo di elettronica sta portando a un rapido aumento dell’e-waste. Il frequente rilascio di nuovi modelli, i bassi tassi di riciclo, i cicli di innovazione brevi e la ridotta durata media dei prodotti elettronici sono i fattori che contribuiscono a questo disastro. 

Tuttavia, l’ultima ricerca della Cornell University sta trasformando l’e-waste in una grande opportunità presentando un metodo rivoluzionario e facile da produrre. Trasformando l’e-waste in una risorsa sostenibile, questa ricerca offre doppi benefici: recuperare un bene altamente prezioso, cioè l’oro, e mitigare i pericoli ambientali non solo dell’e-waste ma anche dell’estrazione dell’oro. 

Studi come questi sono estremamente importanti nell’era odierna, in cui il consumismo e il progresso tecnologico stanno crescendo a un ritmo senza precedenti, offrendoci una via verso un futuro in cui i rifiuti non sono un problema ma una risorsa che attende semplicemente di essere sfruttata!

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