Un metodo green per trattare gli scarti delle lavorazioni industriali del metallo duro e recuperare materie prime critiche strategiche, per disponibilità e costo, contenute al loro interno. E’ quello che hanno messo a punto i ricercatori dell’Università di Pisa attraverso uno studio condotto in collaborazione con l’azienda Cumdi srl (Germignaga VA) e che è stato appena pubblicato sulla rivista Materials.

Il riciclo del resto è un tassello fondamentale della cosiddetta “economia circolare”, ovvero del modello di produzione e consumo basato sul risparmio delle materie prime e sul recupero degli scarti, che invece di essere semplicemente eliminati vengono utilizzati per nuove applicazioni. Questo modello circolare si contrappone al modello classico (che è invece lineare e basato sulla catena produzione-consumo-eliminazione dei rifiuti) ed è una delle strategie che l’Unione Europea ha scelto di sostenere per dare vita a un sistema economico più sostenibile. Il principio di base è quello di creare un vero e proprio circolo virtuoso in cui i prodotti vengono costruiti in modo da durare a lungo, vengono riutilizzati il più possibile e infine – quando si trasformano in rifiuti – vengono ricondizionati oppure riciclati per recuperare le materie prime che contengono.

Trattare correttamente i rifiuti è una pratica fondamentale per la nostra società, dal momento che permette di tutelare la salute delle persone e dell’ambiente e di limitare la quantità di scarti che vengono inviati in discarica, inceneriti o dispersi indiscriminatamente nella natura. E anche questo studio – numeri e attrezzature più economiche lo dimostrano – dimostra la bontà di una scelta da perseguire. “Lo scarto – spiega il professore Michele Lanzetta del Dipartimento di Ingegneria Civile e Industriale dell’Università di Pisa – deriva dal processo di rettifica di barre di “metallo duro” ed è composto principalmente da carburo di tungsteno (WC) e cobalto (Co)”.

Normalmente per trattare questo tipo scarto vengono utilizzati metodi chimici aggressivi che richiedono impianti specializzati e costosi, tempi lunghi e l’utilizzo di reagenti ad elevato impatto ambientale. Al contrario, la metodologia messa a punto dai ricercatori del Dipartimento di Ingegneria Civile e Industriale dell’Ateneo pisano, si basa su un minor numero di operazioni che richiedono attrezzature più semplici ed economiche. Grazie a questo metodo è possibile ridurre fino al 30% il materiale vergine necessario per la produzione di nuovi manufatti, riducendo la dipendenza dalle importazioni e compensando l’assenza di giacimenti di cobalto e tungsteno in Europa, che rappresentano meno del 3% dei giacimenti globali.

“In particolare – continua Lanzetta – il costituente principale, ovvero il carburo di tungsteno, costituisce una risorsa fondamentale nell’industria moderna. Grazie alle proprietà di durezza e tenacità, viene utilizzato per realizzare elementi soggetti ad usura e utensili da taglio con settori di applicazione molteplici: automobilistico e trasporti, petrolchimico e minerario, aerospaziale ed elettronico”. L’importanza del tungsteno e del cobalto (secondo costituente degli scarti) è testimoniata dai rapporti UE ed extra UE, che definiscono entrambe le risorse “critiche”. A titolo di esempio, basti pensare che la catena di approvvigionamento del tungsteno è dominata dalla produzione dalla Cina (l’82% della produzione globale) e che quasi il 50% del cobalto, fondamentale per la produzione di batterie per veicoli elettrici, proviene dalla Repubblica Democratica del Congo.

“Questi sono solo alcuni dei motivi per cui il riciclo costituisce una risorsa fondamentale – dice Lanzetta – La CUMDI aveva intuito da tempo l’enorme valore degli scarti delle lavorazioni di precisione che svolge per conto di aziende di tutto il mondo, senza però avere un metodo efficace che ne permettesse il recupero.”

La ricerca è stata inoltre condotta grazie all’utilizzo della rete capillare di laboratori dell’Ateneo pisano con competenze del personale ricercatore e tecnico dei Dipartimenti di Ingegneria Civile e Industriale, Scienze della Terra e Chimica e Chimica Industriale. Le attrezzature del Center for Instrument Sharing (CISUP) dell’Università di Pisa, in aggiunta al supporto di strutture e laboratori esterni, hanno consentito di sviluppare e validare il metodo green per il trattamento dello scarto, attraverso le analisi sui numerosi aspetti del processo e la modellazione e comprensione di tutte le sue fasi.

Didascalia foto: Il team Unipi, a sinistra il prof. Lanzetta

Riferimenti:

• Materials Journal: https://www.mdpi.com/1996-1944/16/4/1347
• ResearchGate: https://www.researchgate.net/publication/368308359_Direct_Recycling_of_WC-Co_Grinding_Chip
• Academia: https://www.academia.edu/96458739/Direct_Recycling_of_WC_Co_Grinding_Chip
• Google Scholar: https://scholar.google.com/citations?view_op=view_citation&hl=it&user=BNRQHVYAAAAJ&citation_for_view=BNRQHVYAAAAJ:YsMSGLbcyi4C