I magneti permanenti sono componenti fondamentali per il funzionamento dei veicoli elettrici, delle turbine eoliche e di innumerevoli dispositivi elettronici di uso quotidiano, come smartphone e dischi rigidi. Questi magneti, noti nel panorama industriale come magneti NdFeB, sono composti principalmente da neodimio, ferro e boro. Con una domanda globale in costante aumento e tassi di crescita annui stimati fino all’otto per cento, l’approvvigionamento di questi materiali è diventato una questione cruciale per l’economia moderna. Attualmente, l’Europa si trova in una posizione di forte vulnerabilità, poiché circa il novanta per cento delle terre rare necessarie viene importato dalla Cina. Sorprendentemente, anche quando i dispositivi giungono a fine vita, i tassi di riciclo interni rimangono bassissimi: la maggior parte dei magneti raccolti nel continente europeo viene infatti spedita in Asia per il ritrattamento, per poi essere reimportata sotto forma di materiale raffinato. Sviluppare tecnologie europee per il recupero di queste materie prime strategiche è quindi indispensabile non solo per ragioni economiche, ma anche per garantire l’indipendenza strutturale necessaria ad affrontare la transizione energetica globale.
Il progetto europeo per l’indipendenza delle risorse
Per rispondere a questa complessa sfida tecnologica è nato NEO-CYCLE, un ambizioso progetto di ricerca della durata di quattro anni finanziato dall’Unione Europea attraverso il programma Horizon Europe. L’obiettivo principale è sviluppare un vero e proprio ciclo chiuso per i materiali critici, estraendoli in modo efficiente dai rifiuti elettronici presenti sul territorio europeo, con un focus particolare sui vecchi dischi rigidi dei computer. Al centro di questa iniziativa di frontiera c’è il Fraunhofer IKTS (Istituto per le Tecnologie e i Sistemi Ceramici) di Freiberg, guidato dalla dottoressa Sandra Pavón e dal suo gruppo di ricerca specializzato in chimica delle materie prime e riciclaggio idrometallurgico. Lavorando a stretto contatto con i partner accademici della TU Bergakademie Freiberg, i ricercatori stanno ultimando la progettazione di un impianto pilota all’avanguardia. Il paradigma adottato dal consorzio è quello dell’upcycling, un processo che supera il semplice smaltimento valorizzando i rifiuti per creare prodotti di qualità superiore. Questa filosofia punta a un traguardo di zero scarti, capace di tutelare l’ecosistema e supportare attivamente le catene di approvvigionamento industriali.
Innovazione nei processi chimici ed elettrochimici
Affinché il neodimio possa essere riutilizzato nella produzione di componenti di alta gamma, deve raggiungere un livello di purezza estremo. Per ottenere questo risultato in modo economicamente e ambientalmente sostenibile, gli scienziati stanno testando due innovativi processi di recupero. Il primo metodo è la clorurazione allo stato solido. Invece di utilizzare il tradizionale acido cloridrico, i ricercatori della TU Bergakademie Freiberg aggiungono cloruro di ammonio alla miscela frantumata di neodimio, boro e ferro estratta dai dispositivi scartati. Attraverso l’applicazione di calore, questa miscela si converte in modo diretto in cloruri metallici e in una soluzione di ammoniaca ad alta purezza. Questo procedimento brevettato permette di separare i metalli in modo molto più efficiente, impiegando quantità di sostanze chimiche nettamente inferiori rispetto al passato. Il secondo approccio in fase di test è un procedimento elettrochimico: le polveri dei magneti vengono inserite in una cella contenente un elettrolita, come l’acido solforico diluito. Questa specifica reazione permette di estrarre come prima fase una soluzione di boro, la quale viene poi isolata e concentrata per successivi impieghi di altissimo livello.
Nuove applicazioni industriali per i materiali estratti
Una volta completate le fasi iniziali di estrazione, entrano in gioco le competenze avanzate del Fraunhofer IKTS nel trattamento delle acque di processo e nella separazione selettiva dei metalli. Utilizzando una rigorosa procedura idrometallurgica, il team riesce a separare definitivamente il neodimio e il ferro dai composti generati nei passaggi precedenti, recuperando i preziosi sali metallici nella loro forma chimicamente pura. La vera rivoluzione del progetto NEO-CYCLE risiede nella molteplicità delle destinazioni d’uso previste per questi materiali. Grazie a questo protocollo di riciclo avanzato, le materie prime non tornano semplicemente a formare nuovi magneti, ma vengono raffinate al punto da poter rifornire quattro settori industriali cruciali. Oltre all’industria chimica e a quella farmaceutica, i materiali estratti trovano infatti applicazione nell’emergente settore dell’idrogeno e nella produzione di fertilizzanti ecologici per l’agricoltura verde. Questo sistema interconnesso dimostra in modo tangibile come l’innovazione scientifica possa trasformare un prodotto obsoleto nel punto di partenza vitale per molteplici catene del valore a impatto positivo.