Un team di ricercatori della Rice University di Houston (Texas) ha sviluppato un processo denominato “clorazione elettrotermica” per il recupero efficiente dal punto di vista energetico di metalli critici da rifiuti elettronici, che facilita la separazione dei metalli in base a sottili differenze nella termodinamica e nella selettività cinetica.
È stato pubblicato il 30 settembre 2024 suNature Chemical Engineeringilbriefing “Electrified chlorination for critical metals recovery from electronic waste”, in cui viene sviluppato un protocollo denominatoclorazione elettrotermica per il recupero efficiente dal punto di vista energetico di metalli critici da rifiuti elettronici,che fa seguito al correlatoStudio“Flash separation of metals by electrothermal chlorination”, pubblicato il 25 settembre sulla stessa Rivista e condotto da ricercatori del Dipartimento di Chimica dellaRice University di Houston(Texas), che dava conto di aver sviluppato un metodo perriciclare in modo più efficiente i metalli preziosi contenuti nei rifiuti elettronici, riducendo al contempo in modo significativo l’impatto ambientale solitamente associato al riciclaggio dei metalli.
L’incorporazione del riscaldamento elettrico diretto in un processo di clorazione consente un controllo preciso della temperatura e rapide velocità di riscaldamento e raffreddamento, facilitando la separazione dei metalli in base a sottili differenze nella termodinamica e nella selettività cinetica.
Mentre i metodi di riciclaggio tradizionali come l’idrometallurgia e la pirometallurgia sono ad alta intensità energetica, producono flussi di rifiuti nocivi e comportano grandi quantità di acido,l’incorporazione del riscaldamento elettrico diretto in un processo di clorazione consente un controllo preciso della temperatura e rapide velocità di riscaldamento e raffreddamento, facilitando la separazione dei metalli in base a sottili differenze nella termodinamica e nella selettività cinetica.
Il processo, denominatoFash Joule Heating(FJH), originariamente messo a punto dalla Rice University per produrre grafene da fonti di carbonio, tra cui rifiuti alimentari e plastica, consente un controllo preciso della temperatura e una rapida separazione dei metalli senza utilizzare acqua, acidi o altri solventi, e riducendo significativamente il danno ambientale.
“Stiamo cercando di adattare questo metodo per il recupero di altri metalli critici dai flussi di rifiuti”, ha dichiaratoBing Deng, ex studente post-Dottorato della Rice University e attualmente Professore associato al Dipartimento di Ingegneria Ambientale presso laTsinghua Universitydi Pechino e co-primo autore dello studio.
Attraverso i processi di clorazione FJH e carboclorurazione i ricercatori hanno estratto metalli preziosi, tra cui gallio, indio e tantalio, dai rifiuti elettronici.
“Il nostro processo– ha affermatoJames Tour, Professore di chimica, scienza dei materiali e nanoingegneria presso il Dipartimento di Trasferimento Tecnologico della Rice University e coordinatore dello Studio –offre significative riduzioni nei costi operativi e nelle emissioni di gas serra, rendendolo un progresso fondamentale nel riciclaggio sostenibile“.
Gli scienziati hanno scoperto che il loro metodo separa efficacemente iltantalio dai condensatori, ilgallio dai diodi a emissione luminosa scartatie l’indio dalle pellicole solari conduttive usate. Controllando con precisione le condizioni di reazione, il team ha ottenutouna purezza del metallo superiore al 95% e una resa superiore all’85%.Inoltre, il metodo è promettente per l’estrazione di litio e di elementi delle terre rare.
“Questa svolta– ha dichiaratoShichen Xu, Ricercatore post-dottorato presso la Rice University e co-primo autore dello studio –affronta il problema urgente della carenza critica di metalli e degli impatti ambientali negativi, incentivando economicamente le industrie del riciclaggio su scala globale con un processo di recupero più efficiente“.
Immagine di copertina: Hans Ripa su Unsplash.