Primo database europeo per le materie prime secondarie
Nel gennaio 2018, il primo database a livello europeo per le materie prime secondarie, comprese molte materie prime "critiche", è andato online. Da allora, sappiamo di più sui depositi di materie prime in automobili, batterie e dispositivi elettronici che sono venduti, usati, immagazzinati - e infine riciclati o smaltiti - in 28 paesi dell'UE, Norvegia e Svizzera. L'Empa ha dato un contributo significativo al database.
Dove si trovano effettivamente le materie prime secondarie ovunque? A questo si aggiungono 15 kg di batterie al piombo e 2 kg di batterie di altro tipo, di cui 500 g di batterie agli ioni di litio, oltre a una parte di auto di 60 kg. Tutti questi beni alla fine si rompono o diventano obsoleti. Alcuni vengono buttati via e riciclati, altri rivenduti su piattaforme come Ebay e Ricardo. Quantità considerevoli finiscono in cassetti, armadi e garage, dove formano veri e propri magazzini di materie prime.
Un mucchio di dati frammentati
I dati sulla presenza e la distribuzione di materie prime critiche in prodotti, componenti e rifiuti sono stati generati negli ultimi anni da un'ampia varietà di fonti, tra cui istituti di ricerca, industria, agenzie governative e organizzazioni non governative, e memorizzati in un'ampia varietà di database, formati e rapporti. Tuttavia, nessuno aveva ancora compilato ed elaborato questi dati in modo tale che l'industria del riciclaggio, le autorità e i decisori politici sarebbero stati in grado di includere tutte queste materie prime in una pianificazione futura economicamente ed ecologicamente sensata.
Questa sfida è stata affrontata dal progetto "Pros-pecting Secondary Raw Materials in the Urban Mine and Mining Waste" (ProSUM), finanziato dal programma di ricerca dell'UE Horizon 2020 (www.prosumproject.eu), che ha coinvolto 17 istituti di ricerca di 12 paesi e tre dipartimenti dell'Empa, primo fra tutti il dipartimento "Tecnologia e Società", responsabile del pacchetto di lavoro "Prodotto
Caratterizzazione" era responsabile.
Il dipartimento diretto da Patrick Wäger conduce da molti anni ricerche in rete a livello internazionale sui sistemi di riciclaggio. Una delle ricerche si concentra sulla gestione dei rifiuti elettrici ed elettronici - i cosiddetti e-waste - in Svizzera e nei paesi emergenti e in via di sviluppo. Negli ultimi anni, il focus delle attività di ricerca si è ampliato per includere materie prime critiche come l'indio, gli elementi delle terre rare e i metalli di platino.
Una giovane scienza
Il ricercatore dell'Empa Heinz Böni e il suo team stanno studiando il ruolo delle materie prime critiche nel "metabolismo della società". È così che i ricercatori ambientali descrivono i flussi materiali ed energetici innescati dalle attività sociali, per analogia con il metabolismo fisico. La ricerca su questo metabolismo sociale è una scienza relativamente giovane, le cui basi sono state gettate da Peter Baccini e Paul Brunner alla fine degli anni '80 all'Eawag, l'istituto di ricerca sull'acqua del dominio ETH. Dal 2007, un gruppo di ricerca dell'Università di Yale in particolare si occupa sistematicamente della valutazione dei rischi di approvvigionamento delle materie prime; tra l'altro, i ricercatori di Yale hanno sviluppato una "matrice di criticità", sulla base della quale l'UE ha pubblicato il suo primo studio sulla criticità delle materie prime nel 2010.
Il team di Böni si concentra in particolare sulla chiusura dei cicli dei materiali dei metalli rari e delle materie prime critiche. Per esempio, in un progetto finanziato dall'Ufficio federale dell'ambiente (UFAM), i ricercatori hanno esaminato il recupero del neodimio, che si trova, per esempio, nei magneti delle bobine degli hard disk, e il riciclaggio dell'indio, che si trova negli schermi piatti. I ricercatori dell'Empa stanno attualmente lavorando su come recuperare i metalli rari dai componenti elettrici ed elettronici dei veicoli e mantenerli in questo modo nel ciclo dei materiali.
Sono stati i ricercatori della Delft University of Technology a chiedere finalmente agli svizzeri di partecipare al progetto Pro-SUM. "I nostri colleghi ci conoscevano bene dalla nostra cooperazione in altri progetti", dice Patrick Wäger, che ha guidato uno dei cinque pacchetti di lavoro ProSUM. Il punto di partenza è stato un database per le materie prime minerali negli stati dell'UE che l'Istituto di ricerca francese di geologia e miniere (BRGM) aveva sviluppato come parte di un precedente progetto di ricerca dell'UE, "Minerals4EU". Il ricercatore dell'Empa Amund Loevik ha avuto il compito di compilare i dati sparsi da diverse fonti e di metterli in una forma coerente. L'obiettivo principale era quello di valutare la qualità dei dati e ponderarli di conseguenza.
Per affrontare questo compito impegnativo, Wäger e Co. hanno coinvolto altri colleghi dell'Empa: Matthias Rösslein del dipartimento "Particles-Biology Interactions" ha aiutato Loevik a preparare e valutare i dati con metodi statistici. L'esperto analitico Renato Figi e il suo team del dipartimento Advanced Analytical Technologies hanno sviluppato e convalidato nuovi metodi per il campionamento, la preparazione del campione e l'analisi chimica (vedi pagina 16). Centrale per questo è stata la determinazione del contenuto di materie prime critiche in prodotti selezionati e in frazioni dal trattamento di batterie esaurite, rifiuti di apparecchiature elettriche ed elettroniche e in varie frazioni di frantumazione da veicoli a fine vita.
Nel gennaio 2018, il database ProSUM è stato aggiornato a www.urbanmineplatform.eu finalmente reso disponibile al pubblico. La Urban Mine Platform contiene serie di dati sui flussi, lo stoccaggio, la composizione e i flussi di rifiuti di batterie, apparecchiature elettriche ed elettroniche e veicoli. Questo permette ai ricercatori, all'industria del riciclaggio e ai decisori politici di recuperare informazioni mirate sugli sviluppi passati e futuri, per esempio per stimare il potenziale di materie prime di certi depositi minerari urbani o per sviluppare strategie di recupero innovative. (Fonte: EMPA)
