Nuovi processi di recupero per leghe di magnesio con terre rare ad alte prestazioni e a basso costo
Al giorno d’oggi le normative richiedono una maggiore efficienza del carburante, mentre le progettazioni per le strutture aerospaziali e automobilistiche stanno diventando sempre più complesse. Soddisfare pertanto le aspettative per componenti a prestazioni più elevate può risultare difficile. Il più leggero di tutti gli elementi metallici, il magnesio, richiede meno energia durante la produzione e le progettazioni possono essere più sofisticate senza sacrificare la robustezza. Il metallo può essere fuso in varie parti meccaniche e utilizzato praticamente per qualsiasi struttura che debba risultare più leggera e resistente. Tuttavia, le sue mediocri proprietà di resistenza a corrosione e deformazione, in aggiunta alla temperatura di esercizio, ne ostacolano un’ampia accettazione da parte del mercato. Finanziato dall’UE, l’obiettivo di REMAGHIC era quello di riciclare i metalli di magnesio provenienti dai rifiuti industriali e combinarli con elementi di terre rare secondarie (REE) per produrre leghe con prestazioni superiori rispetto al magnesio originario. «Il nostro motto, “leghe di magnesio-terre rare ad alte prestazioni al costo del magnesio originario” riflette bene la nostra missione», osserva Blanca Araujo, la coordinatrice del progetto. Il team ha sperimentato diverse miscele contenenti magnesio e REE, che sono adatte per applicazioni di ingegneria e che possono essere riciclate in modo ecologico per risolvere il problema dei prezzi. Promuovere una cultura del riciclaggio Lo sforzo congiunto dei team di progetto ha portato a un processo di riciclaggio a ciclo chiuso per la produzione di leghe di magnesio. Tutto questo è fondamentale per migliorare la sostenibilità dell’Europa e ridurre la sua dipendenza dalle materie prime, sostenendo un modello di economia circolare di riutilizzo e riciclaggio piuttosto che scaricare i materiali come rifiuti. I membri del progetto hanno sviluppato diverse tecniche per il recupero sia delle REE che del magnesio, recuperando questi utili elementi rispettivamente dai residui di rifiuti industriali e dalle pile di scorie/rottami. In particolare, hanno segnalato vari processi tra cui lavorazione meccanica, idrometallurgia, solvometallurgia e pirometallurgia per estrarre e separare le REE dai fosfori di lampade, dai tubi a raggi catodici e dalle batterie al nichel-metallo idruro. «Il percorso di recupero finale che abbiamo selezionato ha raggiunto il livello di preparazione tecnologica 5. Siamo riusciti a recuperare percentuali molto elevate di ossido di ittrio dalle lampade, così come di ossido di cerio e lantanio dalle batterie», osserva la Araujo. Il team ha anche dimostrato tecniche migliorate a basso costo per il riciclaggio del magnesio che richiedono quantitativi di energia molto bassi. «Il riciclo del magnesio può essere più pericoloso rispetto alla fusione, visto che il materiale è altamente infiammabile. Abbiamo dimostrato come le fonderie di magnesio possono riciclare i propri scarti invece di ricombinarli direttamente nel crogiolo, un procedimento che alla fine crea maggiori impurità», aggiunge la Araujo. Un altro risultato del progetto è stata la produzione e la convalida di una struttura industriale specificamente mirata al riciclaggio delle leghe di magnesio. L’impianto che fabbrica lingotti a un ritmo di 240 kg/h in piena produzione può essere collegato a qualsiasi fonderia di magnesio. Applicazioni pratiche Nell’ambito di REMAGHIC, è stato progettato un prototipo di portellone posteriore per dimostrare come potrebbero essere utilizzate le leghe di magnesio nell’industria automobilistica. Inoltre, è stato ridisegnato il raccordo del perno di un aereo per dimostrare che la combinazione di magnesio riciclato e REE primarie è più economica e più leggera rispetto al titanio. Il campo biomedico è un altro settore in cui il magnesio e le sue leghe possono svolgere un ruolo importante. Il materiale è promettente per l’uso in impianti medici. Rispetto al titanio, che è già ampiamente utilizzato, è più simile come resistenza alle ossa ed è biodegradabile. «Se si ha una vite in magnesio nel polso, non ci sarebbe bisogno di un secondo intervento chirurgico per rimuoverla», dice la Araujo.
Parole chiave
REMAGHIC, magnesio, lega, riciclaggio, elementi di terre rare (REE), automobilistico, aerospaziale, biomedico, impianto medico