Ottimizzare il processo di riciclo dei metalli critici può alleviare le carenze e gli oneri ambientali

Importanza del riciclo dei metalli

Le risorse minerarie sono per loro natura limitate, e la loro estrazione richiede molta energia ed è dannosa per l’ambiente. L’industria mineraria consuma grandi quantità di acqua dolce, emette gas serra e causa deforestazione e inquinamento che possono durare decenni, se non secoli.

In teoria, i metalli dovrebbero essere i materiali più riciclabili, poiché sono costituiti da elementi puri, a differenza delle complesse molecole organiche della plastica.

In pratica, la situazione è ben diversa: il riciclo dei metalli è spesso incompleto o richiede troppa energia. Ciò vale soprattutto per i componenti elettronici, che combinano a livello atomico complesse miscele di elementi particolari, come metalli rari, cadmio, titanio e tungsteno.

È quindi una notizia importante che i ricercatori della Rice University negli Stati Uniti e della Tsinghua University in Cina abbiano sviluppato un metodo completamente nuovo per riciclare i metalli utilizzando intense correnti elettriche. I risultati sono stati pubblicati su Nature Chemical Engineering il 25 settembre 2024 con il titolo «Flash separation of metals by electrothermal chlorination».

Metodi di riciclo dei metalli

Riciclo attuale dei metalli

Attualmente il riciclo dei metalli si basa soprattutto sull’idrometallurgia, ossia sulla dissoluzione dei metalli in liquidi o acqua alcalina. Questa tecnica comporta però un notevole consumo di acqua e sostanze chimiche, generando flussi problematici di rifiuti secondari.

Fonte: MEAB

Un’altra opzione è la pirometallurgia, che essenzialmente fonde insieme i metalli mescolati e poi li purifica nuovamente in base alle loro proprietà fisiche, come il punto di fusione. Il problema è che questo metodo manca di selettività, perciò spesso il risultato resta una miscela di metalli diversi. Richiede inoltre molta energia, riducendone i vantaggi ambientali.

Riscaldamento Joule rapido (FJH)

Il riscaldamento Joule rapido è un metodo che il responsabile del gruppo di ricerca, James M. Tour, aveva già utilizzato per la sintesi del grafene e lo smaltimento dei rifiuti.

Fonte: India Education Diary

Il FJH consiste nel far passare una corrente elettrica attraverso un materiale per riscaldarlo rapidamente a temperature estremamente elevate. La rapidità del processo di riscaldamento trasforma il materiale in sostanze diverse.

I ricercatori hanno scoperto che il metodo può essere applicato all’estrazione dei metalli e sembra utilizzabile per molti tipi di rifiuti elettronici. In particolare, hanno dimostrato che permette di separare:

• Tantalio dai condensatori.
• Gallio dai LED.
• Indio da pellicole solari usate.

Il metodo ha ottenuto questi risultati senza usare acqua, acidi o altri solventi, riducendo drasticamente l’inquinamento prodotto. Oltre a essere applicabile a molti metalli, permette di raggiungere una purezza finale del 95% controllando con precisione le condizioni di reazione. Nel complesso, la resa è stata pari a un soddisfacente 85%.

Anche se non recuperasse tutto il metallo, questo metodo potrebbe quindi ridurre drasticamente la quota di rifiuti da trattare mediante idrometallurgia o pirometallurgia.

Prospettive future del FJH

Riciclo elettronico universale

In questo caso il metodo è stato studiato per riciclare soltanto alcuni tipi di rifiuti elettronici. Serviranno ulteriori ricerche per valutarne l’impiego con altri dispositivi che necessitano urgentemente di soluzioni più efficienti ed ecologiche, come le batterie.

Stiamo cercando di adattare questo metodo per il recupero di altri metalli critici dai flussi di rifiuti.

Dr. Bing Deng – Assistente professore presso la Tsinghua University e co-primo autore dello studio.

È inoltre probabile che il metodo possa essere ulteriormente perfezionato, per esempio sperimentandolo insieme a piccole quantità di acido per trovare modi di aumentare la resa complessiva.

“Questa scoperta affronta il pressante problema delle carenze di metalli critici e degli impatti ambientali negativi, incentivando economicamente le industrie del riciclo su scala globale con un processo di recupero più efficiente,”

Dr. Shichen Xu – Ricercatore post-dottorato presso Rice / co-primo autore dello studio

Estrazione mineraria

Dal punto di vista concettuale, il riciclo dei metalli e l’estrazione mineraria presentano pochissime differenze. In entrambi i casi il metallo è inglobato in altri elementi e deve essere separato energicamente per essere purificato e reso utilizzabile dalle industrie che ne hanno bisogno.

Anche nell’estrazione mineraria, la raffinazione è spesso ottenuta mediante l’uso di acqua + acidi, o calore estremo, entrambi su scala massiccia. Questo è un elemento chiave di ciò che rende l’estrazione mineraria così controversa e ambientalmente distruttiva.

Secondo il dottor Shichen Xu, il metodo potrebbe quindi essere promettente anche per l’estrazione del litio e degli elementi delle terre rare.

Investire nel riciclo dei metalli

Mentre alcuni metalli, come acciaio e alluminio, vengono riciclati efficacemente, i materiali più complessi, come i rifiuti elettronici, restano in gran parte non riciclati oppure vengono trattati in condizioni insalubri e inquinanti nei paesi poveri.

Nel frattempo, veicoli elettrici, pannelli solari, batterie, pompe di calore e piccoli dispositivi elettronici vengono prodotti in quantità sempre maggiori, aumentando le scorte di materiali che dovranno essere riciclati nel giro di pochi anni.

È possibile investire nelle aziende del riciclo tramite molti broker. Qui, su securities.io, trovate i nostri consigli sui migliori broker negli Stati Uniti, in Canada, in Australia, nel Regno Unito e in molti altri paesi.

Se non desiderate scegliere singole aziende, potete considerare anche ETF come il Mast Global Battery Recycling & Production ETF (EV), il VanEck Circular Economy UCITS ETF (REUS) o il WisdomTree Recycling Decarbonisation UCITS ETF – USD Acc (WRCY) (WT ) , che offrono un’esposizione più diversificata per beneficiare dello sviluppo dell’industria del riciclo.

Società di riciclo dei metalli

1. Li-Cycle Holdings Corp 

Tra tutti i tipi di rifiuti elettronici, le batterie possono essere le più problematiche.

Ciò è dovuto al fatto che non solo sono dispositivi estremamente complessi contenenti molti metalli inquinanti diversi, ma anche perché rappresentano sempre un potenziale rischio di sicurezza a causa del rischio di incendio o esplosione delle batterie cariche. Quindi, mentre le batterie sono per lo più sicure in condizioni normali, frantumarle o fonderle per il riciclo è ovviamente pericoloso.

E il volume di batterie da riciclare aumenterà di sei volte entro il 2030 solo in Nord America.

Fonte: Li-Cycle

Un punto di forza cruciale di Li-Cycle è che il loro metodo può processare pacchi di batterie completamente carichi, senza la necessità di smontare o scaricare.

Questo è anche un processo “agnostico rispetto alla forma della batteria”, il che significa che può funzionare su qualsiasi tipo di batteria al litio, indipendentemente dal produttore o dallo stato della batteria. Poiché l’industria è ancora lontana dal consolidarsi attorno a un design specifico, e l’innovazione avviene molto rapidamente, è cruciale per un riciclatore rimanere in grado di lavorare in modo efficiente a lungo termine.

Nel complesso, l’azienda raggiunge un tasso di recupero del 95% e può produrre materiali di alta qualità come carbonato di litio di grado batteria dalle batterie usate.

Fonte: Li-Cycle

Nel 2023 e all’inizio del 2024, l’azienda ha incontrato un ostacolo con enormi sforamenti di costi per la costruzione di una importante struttura di lavorazione a Rochester, NY. Ciò è avvenuto dopo una rapida espansione con impianti costruiti in Nord America, Europa e Asia.

Se completato e operante a piena velocità, il Rochester Hub potrebbe processare fino a 35.000 tonnellate di quella che è chiamata “massa nera” (essenzialmente batterie frantumate) all’anno.

Questo rappresenterebbe un enorme salto rispetto alle sole 1.394 tonnellate di massa nera prodotte nel Q2 2024.

Fonte: Li-Cycle

Per ottenere i fondi necessari a completare Rochester, Li-Cycle ha assicurato a marzo 2024 un investimento di 75 milioni di dollari dal gigante minerario Glencore. Sta inoltre cercando un prestito di 375 milioni di dollari dal governo degli Stati Uniti come parte della spinta verso politiche verdi e la reindustrializzazione nell’ambito dell’IRA statunitense e della Legge bipartisan sulle infrastrutture.

Il processo di prestito del DoE è ora abbastanza avanzato, avendo raggiunto il passo 5 su 6 in totale. La costruzione a Rochester dovrebbe riprendere se il prestito verrà approvato.

Fonte: Li-Cycle

Un altro ostacolo per l’azienda è stato il basso prezzo dei materiali, che ha colpito l’intera catena di approvvigionamento, inclusi i minatori di litio. In risposta, l’azienda ha ridotto il personale e tagliato i costi dove possibile.

Se il Rochester Hub avrà successo, l’azienda punta a costruire tre ulteriori hub di terza generazione (Rochester è di seconda generazione) in Alabama, Arizona e Germania.

Fonte: Li-Cycle

2. Enviri

Precedentemente conosciuta come Harsco, l’azienda è un gigante nel riciclo dei rifiuti, con un focus sui rifiuti industriali e minerari, inclusi i metalli (40 % delle sue vendite totali).

L’azienda è suddivisa in tre segmenti:

• Harsco Environmental: Processa 20 milioni di tonnellate di scorie all’anno per produrre asfalto, blocchi di pavimentazione, abrasivi, tegole per coperture e fertilizzanti.
• Clean Earth: specializzata nella gestione di rifiuti pericolosi, includendo annualmente 5,6 milioni di lampade, 5,3 milioni di libbre di batterie, 5.000 tonnellate di elettronica, 3,4 milioni di suolo contaminato e 71 milioni di galloni di acque reflue.
• Rail: fornisce soluzioni di manutenzione e costruzione ferroviaria.

Fonte: Enviri

Nel complesso, il segmento del riciclo e della bonifica costituisce la maggior parte dell’attività, con il 62 % dei ricavi totali proveniente dal Nord America. Clean Earth è cresciuta rapidamente, passando da pochi punti percentuali dei ricavi dell’azienda nel 2019 a quasi un terzo nel 2024.

Fonte: Enviri

L’azienda vede una grande opportunità di crescita nel trattamento dei PFAS (sostanze per- e polifluoroalchiliche), detti anche «inquinanti eterni», che destano crescente preoccupazione e richiedono trattamenti migliori. Si prevede che il mercato dello smaltimento dei PFAS a cui potrebbe rivolgersi Clean Earth di Enviri cresca fino a 3-5 miliardi.

L’azienda continua inoltre a concentrarsi sull’individuazione di metodi aggiuntivi che possano distruggere i PFAS, piuttosto che seppellirli o utilizzare trattamenti di iniezione in pozzi profondi.

Crediamo che la distruzione sia una tecnologia superiore per ridurre i rischi e le passività a lungo termine.

Elizabeth Peterson – direttrice commerciale di Clean Earth

Man mano che sempre più regolamentazioni affrontano il problema dell’inquinamento non gestito (come i PFAS), è probabile che aziende come Enviri ne trarranno beneficio. Altre opportunità possono essere trovate nell’acciaio verde e nell’asfalto a impatto di carbonio negativo.

Nel lungo periodo l’azienda sta valutando la vendita dei suoi asset ferroviari, per finalizzare la sua trasformazione da gruppo industriale a società dell’economia verde. Ma potrebbe richiedere tempo, a causa di regolamentazioni e minacce ai contratti a lungo termine in Europa in caso di vendita, portando alla sospensione per ora della vendita del segmento ferroviario.