Il riciclo delle terre rare rappresenta oggi una sfida tecnologica e industriale tra le più urgenti. Essa può garantire l’autonomia economica e la sostenibilità delle filiere hi-tech europee. Scopriamo come l’innovazione scientifica stia trasformando i rifiuti tecnologici in una risorsa strategica per il futuro.
L’approvvigionamento tecnologico globale è attualmente governato da profonde tensioni geopolitiche. Queste mettono a rischio la stabilità delle catene di fornitura. La transizione energetica ed ecologica intrapresa dal continente dipende, in modo strutturale, dai metalli critici. Essi sono elementi indispensabili per la costruzione dei rotori dei veicoli elettrici, dei sistemi di automazione e dei generatori delle turbine eoliche di nuova generazione. L’attuale scenario economico evidenzia un paradosso critico: l’Europa importa quasi il 100% di questi elementi da mercati extra-UE. Tale dipendenza la espone a vulnerabilità logistiche croniche e a monopoli commerciali.
In questo contesto, lo sviluppo di soluzioni avanzate per il riciclo delle terre rare — e soprattutto per il recupero dei magneti di neodimio dai RAEE (Rifiuti di Apparecchiature Elettriche ed Elettroniche) — si profila come una possibilità per dare vita a una sorta di miniera urbana a cielo aperto, riducendo la dipendenza dalle miniere tradizionali.
La filiera industriale del riciclo dei rifiuti elettronici
Il trattamento dei flussi di rifiuti tecnologici complessi rappresenta il primo, fondamentale, anello della catena di recupero. All’interno dei dispositivi elettronici dismessi, le terre rare non sono diffuse in modo uniforme nei circuiti. Esse si concentrano all’interno dei magneti permanenti, composti in neodimio-ferro-boro. Questi componenti si trovano principalmente negli hard disk dei computer esausti; nelle pompe industriali ad alta efficienza; negli altoparlanti e nei motori dei tergicristalli automobilistici.
La principale barriera ingegneristica, nella fase iniziale di pre-trattamento, è legata proprio alla complessità del disassemblaggio meccanico automatizzato. La natura stessa dei magneti in neodimio-ferro-boro, caratterizzati da fortissime forze di attrazione magnetica anche quando i dispositivi sono danneggiati, impedisce l’utilizzo delle normali linee di triturazione industriale.
Se si procedesse in tal maniera, infatti, le particelle magnetiche finirebbero per aderire tenacemente alle pareti metalliche dei macchinari. Ciò bloccherebbe i nastri trasportatori, danneggiando i sistemi di frazionamento. Per superare questo ostacolo, i moderni impianti di riciclo impiegano isole robotizzate dotate di bracci meccanici con schermature magnetiche avanzate, le quali sono progettate appositamente per isolare ed estrarre i blocchi magnetici, in totale sicurezza, prima delle successive fasi di lavorazione.
Processi avanzati di disassemblaggio e purificazione per il recupero delle terre rare
Una volta estratti i magneti in neodimio-ferro-boro dai flussi di RAEE, la filiera si biforca in processi di smantellamento fisico e raffinamento chimico, ben più efficace e, dunque, preferibile. Lo scopo di queste operazioni è l’isolamento degli elementi puri.
Il processo di decrepitazione tramite idrogeno
Per superare i limiti dei metodi tradizionali, l’industria sta adottando una tecnologia d’avanguardia per lo smantellamento dei magneti. Questa è nota come HPMS, acronimo di Hydrogen Processing of Magnet Scrap. La metodologia in questione prevede l’inserimento dei magneti estratti all’interno di reattori stagni saturi di idrogeno e mantenuti a pressione ambiente.
L’idrogeno gassoso penetra selettivamente negli spazi intergranulari della lega metallica, legandosi chimicamente e provocando una repentina espansione del reticolo cristallino. Questo fenomeno di decrepitazione dell’idrogeno nei magneti in boro fa letteralmente polverizzare il magnete, dall’interno, in poche ore. Ciò lo trasforma in una miscela friabile. Il processo HPMS evita i trattamenti di fusione termica ad altissima impronta carbonica e consente di separare, in modo pulito, la polvere di terre rare dai rivestimenti superficiali protettivi in nichel o rame.
Lo studio pubblicato su Elsevier spiega i fondamenti cinetici e applicativi di questa tecnica. La ricerca riguarda RAEE reali, provenienti da hard disk e motori elettrici, i quali vengono scomposti tramite il processo HPMS. I ricercatori evidenziano specifici dati di cinetica dei gas e descrivono che il reattore a idrogeno lavora costantemente a una pressione di 2 bar, a temperatura ambiente, al fine di innescare l’idrurazione e la conseguente decrepitazione.
Lo studio riporta grafici di efficienza i quali dimostrano come la polvere di magnete generata si separi autonomamente dalle scocche d’acciaio, oltre che dalle componenti in plastica dei computer, risolvendo efficacemente le complicazioni legate al disassemblaggio meccanico.
La purificazione idrometallurgica degli ossidi metallici
La polvere ottenuta dalla decrepitazione deve essere sottoposta in seguito a un rigoroso raffinamento chimico, per via umida. Il processo di idrometallurgia per i metalli critici reperibili nelle terre rare si basa sull’impiego di soluzioni acido-base controllate, formulate per solubilizzare selettivamente gli elementi di valore, prima di estrarli dalla matrice ferrosa.
Il neodimio, il disprosio e il praseodimio vengono sciolti in fase liquida, e in tal modo isolati dal ferro e dal boro. Questi ultimi permangono in forma solida e vengono trattati come scarti. Attraverso cicli successivi, di estrazione liquido-liquido, tramite solventi organici, e una successiva precipitazione sotto forma di ossalati calcinati, gli impianti ottengono ossidi di terre rare purificati al 99,9%. Questi elementi sono pronti a essere reimmessi nelle fonderie. Ciò garantisce le medesime prestazioni chimico-fisiche delle materie prime minerarie vergini, senza che sia necessaria una nuova estrazione.
Una ricerca della Jiangxi University ha approfondito le diverse strategie chimiche applicabili in questa fase, descrivendo la possibilità di servirsi di tre principali metodi industriali, tutti basati su soluzioni acquose:
- dissoluzione totale in acido cloridrico: al termine dell’azione dell’acido, si prosegue con la precipitazione selettiva del ferro, tramite una variazione controllata e sequenziale del pH della soluzione;
- dissoluzione preferenziale post-roasting: il magnete, in questo metodo, viene preventivamente calcinato, ad alta temperatura, in modo da convertire il ferro in una forma ossidata stabile, rendendolo completamente insolubile all’attacco acido successivo e lasciando le terre rare da sole, in fase liquida;
- acid baking e water leaching: il nome inglese indica un trattamento termico della polvere eseguito con reagenti acidificanti concentrati, il quale consente di estrarre le terre rare utilizzando semplice acqua pura. In questo modo, l’ossido di ferro resta all’interno di residui solidi stabili.
I vincoli normativi del Critical Raw Materials Act europeo
A spingere gli investimenti industriali, e infrastrutturali, in questo comparto, è il nuovo quadro regolatorio comunitario. Gli obiettivi centrali definiti dal regolamento europeo Critical Raw Materials Act 2026 impongono agli Stati membri di ricavare almeno il 25% del fabbisogno continentale di terre rare ed elementi strategici direttamente dal riciclo dei propri rifiuti interni. La deadline per allinearsi è l’inizio del prossimo decennio: il 2030. Questa legislazione mira a ridefinire i flussi logistici industriali, introducendo l’obbligo del passaporto digitale per tutti i componenti magnetici industriali e di largo consumo immessi sul mercato.
La tracciabilità digitale costringe i produttori a mappare la composizione chimica esatta, oltre che la provenienza dei materiali. Questo facilita il loro futuro recupero a fine vita ed elimina i fenomeni di smaltimento illegale o di esportazione incontrollata dei rottami tecnologici al di fuori dei confini dell’Unione.
Il regolamento di Bruxelles che regola gli approvvigionamenti è il 2024/1252. All’interno del documento, l’Articolo 5 stabilisce i parametri vincolanti per il target 2030, i quali limitano l’importazione al 25%, obbligando ciascuno di 27 membri a procurarsi il 10% delle materie prime dall’estrazione interna; il 40% dalla trasformazione e il 25% dal riciclo. Negli allegati tecnici del documento si riporta l’elenco formale delle materie prime strategiche e degli elementi chimici toccati dalla normativa. Tra queste spiccano le terre rare di cui abbiamo già scritto: neodimio, disprosio e praseodimio.
Sinergie e progetti pilota di economia circolare applicata al riciclo delle terre rare
Il passaggio dalla scala di laboratorio a quella commerciale è naturalmente inevitabile, se si vuole dare concretezza a progetti come quello europeo, fortemente legato al riciclo di terre rare. Università e consorzi di ricerca, con sede nel Vecchio Continente e non solo, stanno dimostrando la sostenibilità economica e la fattibilità industriale del riciclo integrato. Il consorzio SUSMAGPRO, per Sustainable Recovery and Recycling of Rare Earth Magnets, è stato il progetto pilota di Bruxells dedicato all’applicazione industriale delle tecnologie sperimentali di riciclo delle terre rare.
Il modello di rigenerazione diretta del progetto europeo SUSMAGPRO
SUSMAGPRO ha rappresentato un esempio virtuoso di applicazione industriale nei suoi anni di attività, tra il 2019 e il 2023. Gli impianti partner del progetto hanno sviluppato e ottimizzato una metodologia di rigenerazione diretta detta short-loop recycling.
Sostanzialmente, invece di dissolvere completamente la polvere di magnete negli acidi, allo scopo di isolare i singoli elementi chimici, la polvere ottenuta tramite decrepitazione da idrogeno viene dapprima purificata, per via meccanica e magnetica. In seconda battuta, si aggiungono piccolissime percentuali calibrate di neodimio puro vergine, per compensare le inevitabili degradazioni strutturali della lega, e immediatamente si riconsolida la polvere. Il materiale viene riportato alla forma solida finale attraverso processi di sinterizzazione laser o stampaggio a iniezione.
Questo approccio circolare a filiera corta consente di ridurre, anche del 90%, l’energia richiesta rispetto alla produzione da minerale vergine. In aggiunta, azzera completamente l’utilizzo di acidi forti tipico dell’idrometallurgia classica, massimizzando la redditività finanziaria del processo.
