2016.04.25 – “Chimica, preziosa chimica! Estraiamo oro dai rifiuti RAE!” di Teresa Cecchi, ITT Montani Fermo

Pubblicato il 25 aprile 2016 da admin

Teresa Cecchi

Teresa Cecchi

La direttiva europea sui rifiuti di apparecchiature elettriche ed elettroniche (RAEE) permette un circolo virtuoso e sostenibile nel settore hi-tech. Il recupero di metalli preziosi e/o terre rare offre una soluzione sia al difficile approvvigionamento di queste materie prime che alla contestuale necessità di ridurre le quantità dei rifiuti smaltiti.

La Chimica “verde” che insegniamo al Montani non poteva non cercare l’approccio più ecologico possibile alla valorizzazione economica dei rifiuti hi-tech.

L’invasione di prodotti hi-tech che continuano a migliorare la qualità del nostro vivere quotidiano non può prescindere da un continuo incremento della domanda di materie prime strategiche quali i metalli preziosi (Platino, Oro, Palladio, Argento, Rutenio, Rodio osmio, Iridio ma anche Cobalto e Rame) e le terre rare (Scandio, Ittrio e tutti i lantanidi) il cui difficile approvvigionamento rende perentorio il loro recupero dai rifiuti.

In questo scenario, la nuova direttiva europea 2012/19/EU sui rifiuti da apparecchiature elettriche ed elettroniche (RAEE) introduce vincoli più severi riguardanti i processi di trattamento e riciclaggio di questo tipo di rifiuti. La direttiva richiede, tra l’altro, che materiali particolarmente tossici o pericolosi vengano sostituiti con materiali alternativi più sicuri.

Si stima che i cittadini dell’UE producano ogni anno circa 14 kg/abitante di rifiuti hi-tech RAEE quali PC, stampanti, cellulari, schede elettroniche, circuiti elettrici, sim card, magneti, fosfori etc.

Il D. Lgs. 152/06 raggruppa i RAEE come segue:

R1: apparecchiature refrigeranti

R2: grandi bianchi come lavatrici e lavastoviglie

R3: TV e monitor

R4: elettronica di consumo, cellulari, informatica (computers, stampanti….), piccoli elettrodomestici, giocattoli ed altro

R5: sorgenti luminose

Nel nostro studio sperimentale ci siamo concentrati sulla categoria R4.

Ma lo sapevate che un cellulare contiene circa 250 mg di argento (Ag), 24 mg di oro (Au), 9 mg di palladio (Pd), 9 g di rame (Cu)? La batteria a ioni di litio contiene circa 3.5 g di Cobalto (Co) e 1.0 g di terre rare, come Neodimio (Nd), Europio (Eu), cerio (Ce) e Terbio (Tb). Se recuperassimo tutti i 35 milioni di cellulari venduti in un anno in Italia e riuscissimo a recuperare tutti i metalli preziosi e le terre rare il loro valore economico ammonterebbe a 195 milioni di euro!

Un computer invece contiene 1 g di Ag, 200 mg di Au, 80mg di Pd, 500 g di Cu. La batteria contiene circa 65 g di Co. Se recuperassimo tutto il venduto in un anno in Italia e riuscissimo a recuperare tutti i metalli preziosi e le terre rare il loro valore economico ammonterebbe a 141 milioni di euro! Impossibile non contribuire con una chimica verde alla sostenibilità del ciclo di vita di tali prodotti!

Si tenga conto che la concentrazione di metalli preziosi nei minerali sottoposti ad estrazione primaria è spesso di svariati ordini di grandezza inferiore a quella che possiamo riscontrare nei rifiuti RAEE tipici, quindi sappiate che le nostre città sono vere e proprie miniere da sfruttare se non vogliamo mandare in discarica centinaia di milioni di euro all’anno!

Insomma questo è un business tale da stimolare la creatività di noi, nuovi alchimisti alla ricerca di una nuova pietra filosofale…..che davvero non è difficile trovare a patto che si sia disposti a studiare, pensare, progettare sperimentare ed ottimizzare!

All’opera!

In un’ottica di green economy, la filosofia alla base dell’ultima attività progettuale del Dipartimento di Chimica Materiali e Biotecnologie dell’ITT MONTANI di Fermo, nell’ambito del Progetto Fenice che mira a preparare tecnici strategici per il tessuto produttivo territoriale, è quella di trasformare un’esigenza normativa in una possibilità di intervento sul tessuto industriale locale attraverso l’offerta di metodi di recupero innovativi che abbiano un positivo impatto economico (permettendo la valorizzazione economica dei rifiuti), ambientale (riducendo l’impatto ambientale dei rifiuti e diminuendo la domanda di materie prime) e sociale (creando nuove possibilità di lavoro).

Le tecnologie per il recupero di metalli ad alto valore aggiunto da RAEE e da rifiuti in generale sono fondamentalmente di due tipologie:

trattamento termico – pirometallurgia;

trattamento ad umido – idrometallurgia.

Il recupero di metalli tramite processo pirometallurgico richiede un grosso dispendio energetico e presenta le problematiche di emissione tipiche di tutti i processi che si svolgono ad elevate temperature, quindi lo abbiamo scartato a-priori, visto che non si accorda con la vision del nostro Dipartimento.

Il termine “idrometallurgia” comprende invece l’insieme delle tecniche chimiche e chimico-fisiche di trattamento in fase liquida che permettono un’ alta selettività (quindi elevata purezza dei prodotti finali e maggior valore aggiunto), nonché la possibilità di trattare matrici contenenti basse concentrazioni di metalli con un’ottima flessibilità di esercizio e con minime emissioni in atmosfera.

Tuttavia le tecniche idrometallurgiche più “di moda” per recuperare oro da matrici diverse prevedono l’uso di reattivi estremamente pericolosi quali il cianuro, l’acqua regia o l’acido nitrico, i cui fumi tossici non si adattano certo alla nostra vision. Ci siamo quindi concentrati sulla ricerca sperimentale di reagenti “environmentally friendly” e dopo varie prove siamo riusciti ad individuare nella miscela di acido cloridrico e cloruro ferrico equimolari un reagente sufficientemente efficace e sufficientemente sicuro che permettesse di giungere al risultato cercato, cioè quello di ottenere una pepita d’oro a partire dai rifiuti hi-tech!

Ci siamo riusciti!

Per noi parlano le foto che bene illustrano non solo l’efficacia ma anche la magnifica bellezza della chimica che come sempre è l’arte stupenda di trasformare la materia per il benessere dell’uomo!

Qui vedete i rifiuti da cui siamo partiti: CPU, RAM, connettori vari, Pin…

Cecchi - oro 01

Cecchi - oro 02

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Poi abbiamo preparato ed aggiunto i reattivi:

Cecchi - oro 03

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Abbiamo atteso che essi sciogliessero tutti i metalli tranne il metallo più nobile, quello più difficile da attaccare, il nostro prezioso oro!

Cecchi - oro 04Cecchi - oro 05Cecchi - oro 06

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Poi con pazienza abbiamo filtrato ammirando la bellezza dell’operazione tanto semplice quanto preziosa ai fini del recupero dell’oro:

Cecchi - oro 07Cecchi - oro 08Cecchi - oro 09Cecchi - oro 10

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Per massimizzare la purezza abbiamo sciolto l’oro oramai separato da ogni altro metallo e poi riottenuto per riduzione. Lo so bene che non lo credereste, ma l’oro è la polverina nera che potete ammirare nella foto sotto. Non è tutto oro quel che luccica, ma il chimico sa che anche cio che non luccica può anche essere oro se è a livello nanometrico!!!!

Cecchi - oro 11

 

cecchi - oro 13

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Alla fine la fusione…

Cecchi - oro 14cecchi - oro 15

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

E finalmente, ecco a voi la pepita dai rifiuti RAEE!

Cecchi - oro 16

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Ci piace insegnare ai futuri chimici che le risorse della Natura non sono inesauribili e che quindi nostro compito precipuo è quello di considerare ogni rifiuto come una materia prima seconda da cui, in accordo con le affinità elettive della scienza chimica, possiamo ottenere sostanze preziose diminuendo l’impatto ambientale e creando nuove occasioni di lavoro.

Il lavoro svolto con perizia e dedizione dai nostri chimici è oggetto di candidatura al Concorso Nazionale INVFACTOR del CNR e della Rappresentanza Europea in Italia che ci ha visto al terzo posto nazionale nella scorsa edizione e primi assoluti fra i chimici in Italia.

Questa è la chimica che ci piace, ci diverte e ci motiva a fare del nostro meglio !al Montani

Teresa Cecchi

 

 

 

 

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