L’aumento esponenziale dei dispositivi elettronici ha portato a una crescita significativa dei Rifiuti da Apparecchiature Elettriche ed Elettroniche (RAEE), noti anche come rifiuti elettronici, che rappresentano una sfida ambientale cruciale. 

Questi rifiuti comprendono una vasta gamma di oggetti, dai grandi elettrodomestici ai piccoli dispositivi elettronici, che dipendono dalla corrente elettrica e sono giunti alla fine del loro ciclo di vita. 

La loro gestione è diventata un problema globale urgente a causa della crescente quantità e dell’impatto ambientale, evidenziando la necessità di investire sempre più risorse nel recupero dei metalli preziosi in essi contenuti. 

Approfondiamo insieme, e cerchiamo di capire perché i RAEE rappresentano allo stesso tempo un problema e un’opportunità, e come funziona il recupero dei metalli preziosi da questi rifiuti. 

Perché i RAEE sono un problema?

I RAEE, anche noti come rifiuti elettronici, rappresentano un problema, prima ambientale, poi economico, per diverse ragioni.

Innanzitutto, la quantità di RAEE generata è in rapido aumento a livello mondiale. Secondo il Global E-waste Monitor 2024, nel 2022 sono stati generati 62 miliardi di kg di rifiuti elettronici, con una media di 7,8 kg pro capite all’anno, e tutto fa pensare a un loro aumento consistente nel corso dei prossimi decenni.

Questi numeri devono spaventare, anche perché i RAEE contengono sostanze pericolose come mercurio, piombo e cadmio, che possono contaminare il suolo e le falde acquifere se non gestite correttamente. Lo smaltimento improprio, come l’abbandono nell’ambiente o lo smaltimento in discariche e inceneritori, può causare gravi ripercussioni sulla salute umana e sull’ambiente. 

Come accennato, però, i RAEE non sono solo una minaccia, ma anche una miniera dalla quale attingere metalli preziosi come oro, argento, palladio e rame, che possono essere recuperati e riutilizzati. Il mancato recupero di questi materiali comporta una perdita economica significativa e un aumento della domanda di estrazione di nuove risorse naturali, con le conseguenze ambientali che è facile immaginare.

Nonostante la crescente quantità di RAEE, però, solo una piccola percentuale viene raccolta e riciclata correttamente. Nel 2022, solo il 22,3% dei rifiuti elettronici è stato raccolto e riciclato nel rispetto dell’ambiente. La maggior parte finisce in discarica, esportata illegalmente o riciclata in modo non corretto, causando danni ambientali e perdite economiche.

L’importanza del recupero di materiali dai RAEE

Il recupero dei metalli preziosi dai RAEE è importantissimo per svariate ragioni, sia economiche che ambientali.

In primis, riduce la necessità di estrarre nuove materie prime, un processo che comporta un elevato impatto ambientale. Le attività minerarie sono spesso associate a deforestazione, distruzione di habitat, inquinamento dell’acqua e del suolo, ed emissioni di gas serra.

Il riciclo dei metalli preziosi dai RAEE consente quindi di conservare risorse naturali preziose e limitate. Molti metalli, come le terre rare, sono essenziali per la produzione di tecnologie avanzate e la loro disponibilità è sempre più critica.

Non sono da sottovalutare, poi, i benefici economici derivanti da questo processo. Il valore complessivo dei metalli contenuti nei RAEE è stimato a 91 miliardi di dollari nel 2022. 

Il recupero di questi materiali può generare nuove entrate per le aziende e promuovere lo sviluppo di un’economia circolare, in cui i rifiuti vengono trasformati in nuove risorse, riducendo la dipendenza dalle materie prime vergini e promuovendo la sostenibilità ambientale.

Quali sono i metalli preziosi contenuti nei RAEE

I RAEE contengono una varietà di metalli preziosi, tra cui oro (Au), argento (Ag), palladio (Pd) e platino (Pt). Questi metalli sono presenti in diverse componenti delle apparecchiature elettroniche, in particolare nelle schede elettroniche e nei circuiti stampati.

• Oro (Au): è un metallo prezioso ampiamente utilizzato nei dispositivi elettronici grazie alla sua eccellente conducibilità elettrica e resistenza alla corrosione. Si trova principalmente nei processori e nei circuiti integrati. In particolare, le schede dei computer contengono la maggior parte dell’oro presente nei RAEE, con concentrazioni elevate nei processori e nei circuiti integrati.
• Palladio (Pd): è un altro metallo prezioso presente nei RAEE, principalmente nei circuiti stampati. Si trova in particolare nei varistori, nei condensatori ceramici, nei relè e soprattutto nei condensatori MLCC (Multilayer Ceramic Capacitors).
• Argento (Ag): è un altro metallo prezioso presente nei RAEE, utilizzato per la sua conduttività elettrica e la resistenza alla corrosione.
• Platino (Pt): insieme ad altri metalli del gruppo del platino (PGM), come rodio (Rh) e rutenio (Ru), si trova nei RAEE, sebbene in quantità inferiori rispetto all’oro e al palladio. È utilizzato in varie applicazioni elettroniche, inclusi i circuiti stampati.

Oltre a questi metalli preziosi, i RAEE contengono anche metalli di base come rame (Cu), alluminio (Al) e ferro (Fe), che sono presenti in quantità maggiori e sono importanti per il riciclo. Le terre rare sono un altro gruppo di elementi critici presenti nei RAEE, utilizzati in varie applicazioni, inclusi magneti e display. Tra le terre rare, il neodimio (Nd) e l’ittrio (Y) sono tra i più presenti.

I metalli preziosi nei RAEE sono considerati materie prime strategiche dall’Unione Europea, a causa della loro scarsità e importanza economica, rendendo il loro recupero ancora più centrale nei processi industriali. 

I processi di recupero dei metalli preziosi dai RAEE

I processi di recupero dei metalli preziosi dai RAEE si articolano in diverse fasi, che vanno dal pre-trattamento alla separazione e al recupero dei metalli preziosi, utilizzando varie tecniche.

Di seguito alcune tra le principali.

1. Pre-trattamento dei RAEE:

• raccolta e selezione: la prima fase consiste nella raccolta dei RAEE e nella loro selezione in base al tipo di apparecchiatura. I RAEE vengono suddivisi in categorie, come grandi elettrodomestici, piccoli elettrodomestici, apparecchiature informatiche e di telecomunicazione;
• smontaggio manuale: alcune componenti, come schede elettroniche, batterie e condensatori, vengono rimosse manualmente per essere trattate separatamente. Questa fase è fondamentale per recuperare i materiali più preziosi e pericolosi. La rimozione manuale dei componenti contenenti oro, ad esempio, consente di evitare la formazione di microinquinanti organici;
• triturazione: i RAEE rimanenti vengono sottoposti a triturazione per ridurre le dimensioni dei materiali e facilitare le successive fasi di separazione.

2. Tecniche di separazione:

• separazione magnetica: i materiali ferrosi vengono separati utilizzando magneti;
• separazione a correnti indotte: i metalli non ferrosi, come alluminio e rame, vengono separati tramite correnti indotte;
• separazione ad aria: permette di dividere i materiali in base alla loro densità;
• separazione ottica: permette di selezionare i materiali per il riciclaggio in base a colore e forma.

3. Processi di recupero dei metalli preziosi:

• Processi pirometallurgici:
  • fusione e affinazione: utilizzano alte temperature per fondere i materiali e separare i metalli preziosi dalle impurità. Il materiale triturato viene fuso in forni, spesso in presenza di fondenti, per separare i metalli dal resto. La fase di affinazione è cruciale per purificare e concentrare i metalli preziosi;
  • affinazione ossidativa: questo processo, utilizzato per recuperare palladio e oro, impiega una miscela di gas N₂/O₂ e temperature elevate per ossidare le impurità come ferro, alluminio, silicio e piombo, mentre i metalli preziosi vengono concentrati. L’efficienza di questo processo è influenzata dalla pressione del gas, dalla temperatura e dal tempo di trattamento.
• Processi idrometallurgici:
  • lisciviazione: utilizza acidi come l’acqua regia (una miscela di acido nitrico e acido cloridrico) per solubilizzare i metalli preziosi dalle schede elettroniche tritate. Il processo di lisciviazione può essere seguito da metodi di recupero come l’elettrodeposizione. Altri acidi come l’acido solforico e tiourea possono essere utilizzati per estrarre oro e terre rare;
  • adsorbimento: l’adsorbimento, in particolare con carboni attivi e modificati, è utilizzato per catturare e rilasciare metalli come ittrio, neodimio e lantanio. I carboni attivi modificati con poliammine migliorano l’efficienza di cattura e la selettività;
  • bioleaching: questo metodo utilizza microrganismi per estrarre metalli dai RAEE, offrendo un’alternativa ecologica ai metodi tradizionali. I batteri abbassano il pH e mobilitano i metalli.

Il recupero di questi metalli preziosi è fondamentale per promuovere un’economia circolare e sostenibile.

Sfide e prospettive future

Le sfide e le prospettive future nel recupero dei metalli preziosi dai RAEE sono molteplici e complesse, ma offrono anche significative opportunità per l’innovazione e la sostenibilità.

Vediamo, quindi, quali sono le sfide attuali da affrontare:

• aumento del volume dei RAEE: si prevede un aumento del volume dei rifiuti tecnologici a livello globale, a causa della transizione digitale e del ciclo di vita sempre più breve dei dispositivi elettronici. Questo incremento richiede un’espansione delle capacità di trattamento esistenti;
• complessità dei materiali: i RAEE sono costituiti da una miscela eterogenea di materiali, inclusi metalli preziosi, metalli di base, plastica, vetro e componenti elettronici complessi. Questa complessità rende difficile il recupero efficiente di tutti i materiali di valore;
• perdita di metalli durante il pretrattamento: una parte dei metalli preziosi, come palladio, oro e argento, può andare persa durante le fasi di pretrattamento. Ridurre queste perdite è essenziale per migliorare l’efficienza complessiva del recupero;
• gestione delle sostanze pericolose: i RAEE contengono sostanze pericolose, che devono essere gestite in modo sicuro per prevenire la contaminazione ambientale. La rimozione di queste sostanze pericolose è una sfida cruciale per garantire la sicurezza dei processi di riciclo;
• necessità di processi di recupero più efficienti: i processi di recupero attuali spesso non sono sufficientemente efficienti per estrarre tutti i metalli preziosi in modo economicamente sostenibile. È necessario sviluppare metodi più avanzati e meno impattanti sull’ambiente;
• bassi tassi di raccolta: a livello globale, solo una piccola percentuale dei RAEE viene raccolta e gestita in modo corretto. L’aumento dei tassi di raccolta è fondamentale per massimizzare il recupero di metalli preziosi;
• smaltimento illegale: una parte significativa dei RAEE viene smaltita illegalmente, spesso in discariche o in paesi in via di sviluppo, con gravi conseguenze ambientali e sanitarie. Questo smaltimento inappropriato ostacola inoltre il recupero di materiali preziosi;
• costi di trattamento: la gestione dei RAEE, inclusi i costi di trattamento, può risultare elevata. Ottimizzare i processi per ridurre i costi è fondamentale per rendere il riciclo più competitivo.

Cosa possiamo attenderci nel prossimo futuro? Quali sono gli scenari plausibili o desiderabili?

• innovazioni tecnologiche: lo sviluppo di nuove tecnologie di riciclo sarà fondamentale per migliorare l’efficienza e ridurre i costi del processo;
• sviluppo di nuovi materiali adsorbenti: lo studio e lo sviluppo di nuovi materiali con migliorate capacità di cattura e rilascio di metalli sono fondamentali per l’implementazione di processi di recupero più efficienti;
• automazione e robotica: stanno trasformando le operazioni di riciclo dei RAEE, migliorando l’efficienza e la precisione del processo. I robot avanzati possono smontare dispositivi elettronici complessi, separando componenti e materiali con maggiore rapidità e riducendo i rischi per la sicurezza umana;
• intelligenza artificiale (AI): offre soluzioni innovative per ottimizzare la gestione dei RAEE, analizzando grandi quantità di dati per prevedere i flussi di rifiuti, migliorare la pianificazione logistica e ottimizzare i processi di riciclo. L’AI può anche essere utilizzata per sviluppare sistemi di riconoscimento visivo che identificano e classificano automaticamente i diversi tipi di RAEE;
• blockchain: la tecnologia blockchain potrebbe essere integrata per garantire la trasparenza e la tracciabilità lungo tutta la catena di gestione dei RAEE;
• design for recycling: la progettazione di prodotti più durevoli e facili da riciclare è essenziale per promuovere l’economia circolare. I produttori dovrebbero adottare pratiche di eco-design per facilitare il recupero dei materiali a fine vita dei prodotti;
• politiche e regolamentazioni: l’implementazione di politiche e regolamentazioni efficaci è fondamentale per promuovere il riciclo dei RAEE. Questo include l’applicazione del principio della responsabilità estesa del produttore (EPR), che impone ai produttori di farsi carico dei costi di gestione dei rifiuti elettronici;
• collaborazione: la collaborazione tra aziende, governi, centri di ricerca e consumatori è essenziale per affrontare le sfide della gestione dei RAEE e massimizzare il recupero di metalli preziosi;
• miniere urbane: l’approccio della “miniera urbana”, che considera i RAEE come una fonte di risorse preziose, sta guadagnando sempre più attenzione. Questo approccio mira a sviluppare “buone pratiche” per la raccolta, il trasporto, il riciclaggio e il recupero dei materiali preziosi contenuti nei RAEE.

Insomma, le sfide nel recupero dei metalli preziosi dai RAEE sono complesse, ma le prospettive future sono promettenti. L’innovazione tecnologica, le politiche efficaci, la collaborazione e un approccio di economia circolare sono essenziali per massimizzare il recupero di materiali preziosi, ridurre l’impatto ambientale e creare un futuro più sostenibile.