Una catena del valore più sostenibile per l’ambito metallo neodimio-ferro-boro
La domanda di magneti di terre rare, in particolare di neodimio-ferro-boro, è in aumento. I magneti contenenti neodimio sono infatti componenti fondamentali di vari prodotti alla base della transizione verde, tra cui le turbine eoliche, i veicoli elettrici e le pompe per l’acqua. Tuttavia, l’attuale catena di approvvigionamento non è in grado di far fronte alla domanda prevista. L’obiettivo ambizioso del progetto SUSMAGPRO, finanziato dall’UE, è aumentare la disponibilità di questi magneti in Europa creando un’economia circolare attraverso il riciclo e il riutilizzo.
Un ciclo ecologico per i magneti contenenti neodimio
SUSMAGPRO sta introducendo nuovi metodi di riciclo e riutilizzo dei magneti partendo direttamente dai rifiuti, creando un ciclo di riciclaggio più breve con un maggiore tasso di recupero e una resa superiore (+25 %) rispetto ai metodi tradizionali. «I materiali riciclati vengono rimodellati per realizzare vari prodotti, tra cui leghe fuse e diversi tipi di magneti, utilizzando metodi di produzione innovativi che riducono al minimo i rifiuti», osserva Carlo Burkhardt, coordinatore del progetto. Il processo inizia con la valutazione dei prodotti di scarto e con un’analisi approfondita di tutti i materiali. Questi dati permettono in seguito di dividere i componenti e stilare linee guida per metodi di riciclaggio efficienti. I prodotti di scarto vengono quindi disassemblati con l’aiuto di robot, che separano gli elementi contenenti magneti dai flussi di scarto grazie a una serie di sensori. Successivamente, i materiali magnetici vengono esposti a un’atmosfera di idrogeno, in modo da produrre polveri da lavorare ulteriormente, con o senza una precedente smagnetizzazione termica. Le polveri vengono quindi trasformate in nuove leghe o magneti, attraverso vari processi. Uno di questi è una tecnica innovativa basata sullo stampaggio a iniezione di metallo, che prevede la sagomatura, il deceraggio e la sinterizzazione, e che consente di creare magneti di forma complessa con scarti di produzione minimi. I nuovi magneti possono poi essere distribuiti agli utenti finali e trovare diverse applicazioni, ad esempio come altoparlanti per automobili, pompe per l’acqua o rotori nel settore automobilistico.
Ostacoli al riciclaggio dei magneti di terre rare
Il riciclaggio dei magneti di terre rare comporta numerose sfide tecniche. Un problema fondamentale è la dimensione dei magneti utilizzati nei dispositivi tecnologici più piccoli, come gli smartphone. Infatti, la quantità di terre rare in questi dispositivi è troppo ridotta affinché il processo di estrazione sia efficiente in termini di tempo e di costi. La progettazione dei prodotti è un altro fattore che ostacola il riciclaggio dei metalli di terre rare. «Ad esempio, la nostra innovativa tecnologia di riutilizzo degli scarti di magneti con trattamento a idrogeno richiede spazio, affinché i magneti si espandano durante la reazione con questo elemento. Ma ciò non può avvenire se i magneti sono integrati saldamente nei componenti», spiega Burkhardt. Il problema può essere aggirato grazie alle tecnologie di smontaggio, ma realizzare prodotti che siano già progettati per il riciclo renderebbe l’economia circolare molto più competitiva. Anche le condizioni del materiale magnetico possono determinare difficoltà di riciclaggio e portare a proprietà incostanti nei materiali finali. Entro il termine del progetto, il consorzio del progetto intende affrontare le sfide legate al miglioramento del livello di maturità tecnologica (TRL) 7-8, ad esempio le impurità, l’elevato contenuto di ossigeno e le diverse composizioni dei magneti. «Gli utenti finali inizieranno presto a rendersi conto che i magneti riciclati possono eguagliare o superare quelli originali», osserva Burkhardt.
Passi piccoli ma decisivi verso la transizione a un’economia circolare
Laura Grau, ricercatrice associata, afferma: «Attualmente molti motori di automobili non sono facilmente riciclabili, ma probabilmente presto diventeranno la nostra fonte principale di materiale da riciclare. Considerata la transizione globale verso i veicoli elettrici, la domanda non è se ci occorrano progetti di riciclaggio efficienti, ma quando ci serviranno. Non c’è una scadenza definita, ma dobbiamo agire rapidamente, dal momento che i governi spingono per l’elettrificazione. I produttori devono rivedere urgentemente le progettazioni tradizionali. Il nostro obiettivo è identificare ciò che è riciclabile e ciò che non lo è, e aiutare i produttori ad apportare questi cambiamenti essenziali.» Oltre ai progetti pilota per la produzione di leghe e magneti presentati dai partner, in grado di produrre oltre 100 t/anno, sono stati creati due progetti spin-off per il riciclaggio, ciascuno con una capacità iniziale di 50 t/anno. L’intenzione è quella di raddoppiare la capacità produttiva. «Sebbene si tratti di una quantità esigua rispetto alla produzione cinese di 230 000 tonnellate dell’anno precedente, è comunque un inizio che può essere migliorato», conclude Burkhardt.
Parole chiave
SUSMAGPRO, riciclaggio, neodimio-ferro-boro, NdFeB, magnete di terre rare, economia circolare, scarti magnetici per la lavorazione a idrogeno