Secondo l’Istituto Fraunhofer, dal 1900 sono state prodotte oltre mezzo miliardo di tonnellate di rame e i due terzi di questa quantità sono ancora in uso. Questo metallo è fondamentale per la vita così come la conosciamo ed è particolarmente adatto all’economia circolare, afferma Fernando Nuño e Bruno De Wachter, membri dell’International Copper Association e del comitato consultivo della fiera dell’ingegneria elettricaCWIEME Berlin.

Le proprietà uniche del rame lo rendono un materiale fondamentale nella società moderna, indispensabile in vari settori industriali e persino per il nostro stesso organismo. La sua elevata conduttività elettrica e termica lo rende indispensabile nei cablaggi elettrici, nell’elettronica e per favorire la transizione verso le energie rinnovabili.

Oggi, il settore della produzione di apparecchiature elettriche si trova ad affrontare una serie di sfide, tra cui il sostegno alla transizione energetica, la scarsità di risorse e la pressione a ridurre il proprio impatto ambientale. Queste sfide sono aggravate da un’altra questione: il crescente problema dei rifiuti elettronici.

Prendi-produci-smaltisci

Per “rifiuti elettronici” (e-waste) si intendono gli apparecchi elettrici ed elettronici dismessi, quali computer, smartphone ed elettrodomestici, che non sono più funzionanti o non sono più utilizzati. I rifiuti elettronici contengono sia materiali preziosi che sostanze pericolose e, secondo l’Organizzazione Internazionale del Lavoro, rappresentano la categoria di rifiuti in più rapida crescita a livello globale.

La maggior parte dei rifiuti elettronici finisce nei paesi in via di sviluppo, che non dispongono delle infrastrutture necessarie per trattarli — senza causare danni alle persone e all’ambiente — e riescono a recuperare solo una minima parte dei materiali disponibili per il riutilizzo.

Secondo il Global E-waste Monitor (GEM) delle Nazioni Unite, con un aumento dell’82% rispetto al 2010. Il GEM ha rilevato che i metalli contenuti in questi rifiuti elettronici avevano un valore di 91 miliardi di dollari USA, di cui 19 miliardi di dollari USA in rame, 15 miliardi di dollari USA in oro e 16 miliardi di dollari USA in ferro.

Ciononostante, meno di un quarto (il 22,3%) dei rifiuti elettronici del 2022 è stato dichiarato come raccolto e riciclato, lasciando senza traccia materiali di valore per miliardi di dollari, con il rischio di causare inquinamento e aumentare la domanda di minerali primari.

La produzione di una tale quantità di rifiuti con un approccio lineare alla produzione aggrava la scarsità delle materie prime e aumenta l'impatto ambientale legato all'estrazione delle risorse. L'adozione di un'economia circolare consentirebbe di “chiudere il ciclo”, riducendo la dipendenza dalle materie prime vergini grazie al riutilizzo delle notevoli quantità di materiali presenti nei rifiuti elettronici; il rame è uno dei materiali migliori da cui partire.

Riciclabilità

Nel contesto dell'economia circolare, la riciclabilità del rame riveste un'importanza particolare. Può essere riciclato all'infinito senza alcuna perdita di prestazioni o qualità. Questa caratteristica, di per sé, lo distingue dagli altri metalli utilizzati nella produzione di componenti elettrici.

Per alcuni altri metalli, la purezza dei rottami rappresenta un problema e, in assenza di processi avanzati di separazione e raffinazione, è possibile solo il riciclaggio “like-to-like”. Ciò significa, ad esempio, che l’alluminio Zorba triturato proveniente da veicoli fuori uso non può essere utilizzato per la produzione di avvolgimenti per trasformatori. Al contrario, molti metalli riciclati richiedono spesso la miscelazione con materiale vergine per raggiungere il livello di purezza richiesto.

Inoltre, metalli come l’alluminio, lo stagno e il nichel vengono spesso legati per migliorarne le proprietà. Identificare e separare le varie leghe per poi recuperare i metalli che le compongono mediante processi elettrolitici, piro- o idrometallurgici è un’operazione che richiede molto tempo ed energia. Spesso è troppo complesso mantenere separati tutti questi flussi di rifiuti, pertanto il materiale viene prevalentemente sottoposto a downcycling.

Il rame, invece, viene generalmente utilizzato in forma altamente pura nelle applicazioni elettriche. Infatti, circa l’80% del rame in uso è non legato. Anche quando si trova sotto forma di rottame con impurità o legato ad altri elementi, è possibile riciclare il rame senza che ne diminuisca la qualità.

Il processo di raffinazione è identico sia per il rame primario che per quello secondario e, nelle giuste condizioni, è possibile ottenere livelli di purezza ancora più elevati proprio dal materiale secondario, garantendone il valore e l’utilizzabilità in applicazioni di alta qualità. Di conseguenza, il rame non va mai veramente perso e la società umana dispone di un’enorme miniera urbana di rame.

Inizia con il rame

Il valore economico relativamente elevato del rame può rappresentare un incentivo anche per il riciclaggio di altri materiali. Ad esempio, aziende di riciclaggio come La Farga stanno adottando tecnologie avanzate per migliorare il recupero del rame dai prodotti, come i sistemi di selezione basati sull'intelligenza artificiale con spettrometria a fluorescenza a raggi X (XRF). Questa tecnologia consente un'identificazione e una separazione più accurate dei materiali dai rifiuti. Un effetto collaterale di questo sviluppo è che altri metalli possono essere recuperati come sottoprodotti dei processi di fusione, trasformazione e raffinazione del rame.

In questo modo, il riciclaggio del rame facilita il riciclaggio di altri materiali, quali oro, argento, nichel, stagno, piombo e zinco. Sono oltre 20 i diversi materiali che vengono riciclati grazie al processo di riciclaggio del rame.

Tuttavia, esiste un limite alla percentuale di domanda che può essere soddisfatta dal materiale riciclato. Anche se il 100% del rame a fine vita venisse riciclato, il rame secondario da solo non sarebbe in grado di soddisfare la crescente domanda di rame. Ad esempio, i trasformatori e i motori hanno una durata di vita di circa 30 anni e, quando il rame in essi contenuto diventerà disponibile come rottame, è probabile che la domanda globale di rame si sarà raddoppiata.

Ciò rende impossibile aumentare la percentuale globale di contenuto riciclato nei nuovi prodotti oltre il 35-40 per cento.

Progettare in un'ottica di economia circolare

Attualmente, circa il 30% della domanda di rame proviene da prodotti riciclati. Come già accennato, il miglioramento del riciclaggio aumenterà tale percentuale, ma anche una progettazione più efficiente riveste la stessa importanza.

Ad esempio, i progettisti possono facilitare la rimozione del rame e di altri metalli dai propri prodotti, migliorando il recupero ed eliminando gli scarti metallici derivanti da perdite durante processi come la triturazione. Inoltre, il dialogo con le fonderie e le organizzazioni di riciclaggio può aiutare gli OEM a scegliere le leghe più adatte al riciclaggio per i propri prodotti.

Inoltre, l’utilizzo del rame in determinate apparecchiature contribuisce a ridurre il consumo di altri materiali. Ad esempio, i trasformatori con avvolgimenti in rame richiedono una quantità minore di lamiera magnetica rispetto alle unità con avvolgimenti in alluminio, mentre i motori a induzione con rotori in rame consentono di realizzare unità più compatte a parità di potenza. Le fiere che riuniscono sotto lo stesso tetto l’intera catena del valore della produzione elettrica, come la CWIEME di Berlino, offrono eccellenti opportunità per questo tipo di collaborazione a livello settoriale.

Sebbene i suoi principi affondino le radici in pratiche secolari come l’agricoltura, l’economia circolare, intesa come modello strutturato e scalabile, rappresenta una risposta moderna alle sfide globali. Essa coniuga la saggezza tradizionale con strumenti innovativi per creare un futuro sostenibile. Sarebbe davvero appropriato se il primo materiale veramente circolare fosse il rame — un elemento così fondamentale per i progressi tecnologici del passato dell’umanità e ora indispensabile per la transizione energetica che plasmerà il futuro.

Per saperne di più sul ruolo del rame nella società, visita il sito web dell’International Copper Alliance. Per ulteriori informazioni su come partecipare o esporre al CWIEME Berlin, uno dei principali eventi mondiali nel settore dell’ingegneria elettrica, visita www.Berlin.CWIEMEevents.com.

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Nota della redazione:Se volete rimanere aggiornati su tutte le ultime notizie, i contenuti di approfondimento e i casi di studio relativi al CWIEME di Berlino, visitate il sito web dell’azienda qui: https://berlin.cwiemeevents.com/home 

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Informazioni su CWIEME Berlin: CWIEME Berlin, uno degli eventi più importanti nel mondo dell’ingegneria elettrica, rappresenta una tappa imperdibile sia per gli esperti che per gli appassionati. Questo appuntamento annuale, che si svolge nel cuore dell’Europa, offre un’opportunità senza pari per il networking, l’acquisizione di conoscenze e l’esplorazione degli sviluppi all’avanguardia del settore.

Rif.: CWI046/12/24