Scavare più a fondo: nuovi approcci di riciclaggio del cobalto delineano un percorso per un futuro più verde
Dalle batterie dei veicoli elettrici alle turbine eoliche, ai pannelli solari e agli smartphone, la moderna tecnologia si basa sul cobalto, materia prima versatile e indispensabile, per alimentare il progresso. Con il passaggio a un’economia a basse emissioni di carbonio, la domanda di cobalto è in vertiginoso aumento, rendendolo un materiale cruciale nella creazione di un futuro sostenibile. Ma da dove proviene il cobalto? Sebbene l’Europa possieda significative riserve di minerali contenenti cobalto, i metodi tradizionali di estrazione si sono dimostrati insostenibili. Di conseguenza, il continente importa circa il 65 % del suo fabbisogno di cobalto (approssimativamente 10 000 tonnellate all’anno) dai paesi africani. Solo il 35 % del cobalto viene prodotto da fonti secondarie, quali riciclaggio di pile, superleghe e metalli duri. Il progetto CROCODILE, finanziato dall’UE, apre la strada verso una catena di approvvigionamento più sostenibile e sicura per il cobalto. «Le tecnologie avanzate per il recupero intelligente del cobalto estraggono con efficienza questo metallo da fonti primarie e secondarie, riducendo così la dipendenza dal cobalto importato e promuovendo l’economia circolare attraverso il suo recupero dai rifiuti», osserva la dott.ssa Lourdes Yurramendi, coordinatrice del progetto.
Un recupero sostenibile del cobalto da fonti primarie
«Il cobalto può essere lisciviato da fonti primarie servendosi della biolisciviazione nelle operazioni di estrazione», osserva Yurramendi. Il metodo si riferisce all’estrazione del cobalto dai minerali di laterite mediante l’uso di organismi viventi. I batteri utilizzano l’energia ottenuta dall’ossidazione degli ossidi di ferro, dai minerali argillosi o dagli ossidi di manganese (ossia i minerali ospiti del cobalto) per trasformare il metallo insolubile in una forma solubile quale il solfato di cobalto. In aggiunta, con l’obiettivo di raggiungere tassi più elevati di recupero del cobalto e ridurre la necessità di fusione ad alte temperature rispetto ai metodi primari tradizionali, il percolato può essere ulteriormente lavorato per ottenere un metallo di cobalto puro.
Trasformare il recupero secondario del cobalto: un approccio sinergico
Il concetto tecnico di CROCODILE per le fonti secondarie si è basato sull’integrazione di numerose nuove tecnologie di ingegneria chimica con avanzate soluzioni di pretrattamento fisico. Ad esempio, nel caso delle batterie agli ioni di litio scartate, il primo metodo di pretrattamento consiste essenzialmente nella rottura delle complesse strutture, che contengono una miscela di composti basati sul cobalto e grafite (massa nera), in composti più semplici. Questi composti vengono successivamente separati dal flusso dei rifiuti mediante un trattamento solvometallurgico, che implica il ricorso a soluzioni basate sul solvente eutettico profondo per il processo di lisciviazione. La soluzione realizzata, che contiene i metalli dissolti, viene poi sottoposta a ulteriori processi di raffinazione chimica: estrazione liquido-liquido con liquidi ionici e raffinazione elettrolitica per isolare e purificare il metallo desiderato, il cobalto nel caso di CROCODILE. «Una lezione che abbiamo imparato nel trattamento della massa nera dalle batterie agli ioni di litio è che, insieme al cobalto, possono essere estratti altri metalli quali il nichel, il manganese e il litio, che dovrebbero essere valorizzati. Il riciclaggio di tutti i solventi coinvolti nel processo (solvente eutettico profondo e liquidi ionici), congiuntamente al riutilizzo della massa nera residua ottenuta dopo la fase di lisciviazione sono fondamentali per garantire la sostenibilità economica del processo», osserva Yurramendi. «CROCODILE ha prodotto il primo sistema metallurgico mobile e sostenibile basato su avanzate tecnologie idrometallurgiche ed elettrochimiche in grado di estrarre il cobalto dai flussi di rifiuti di massa nera», aggiunge Yurramendi. Il sistema mobile può produrre fino a 6 kg di metallo di cobalto al giorno con la tecnologia pilota costruita nel corso del progetto. La valutazione del ciclo vitale e gli studi sui costi dimostrano che questo progetto dispone del potenziale per produrre cobalto su scala industriale mediante l’ottimizzazione e l’ampliamento. L’innovativo percorso integrato di CROCODILE offre al mercato una soluzione per ridurre al minimo la dipendenza dal cobalto importato, promuovendo una catena di approvvigionamento sostenibile e il recupero dei rifiuti.
Parole chiave
CROCODILE, cobalto, fonti secondarie, fonti primarie, biolisciviazione, batteria agli ioni di litio, massa nera, pirometallurgia, idrometallurgia, solvente eutettico profondo, liquidi ionici
