Secondo il Fraunhofer Institute, dal 1900 sono state prodotte oltre mezzo miliardo di tonnellate di rame, due terzi delle quali sono ancora in uso produttivo. Questo metallo è fondamentale per la vita così come la conosciamo ed è particolarmente adatto alla circolarità, 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, parte integrante di vari settori industriali e persino del nostro corpo. La sua elevata conduttività elettrica e termica lo rendono indispensabile nei cablaggi elettrici, nell'elettronica e nella transizione verso le energie rinnovabili.

Oggi, l'industria manifatturiera elettrica deve affrontare una serie di sfide, tra cui la transizione energetica, la scarsità delle risorse e la pressione per ridurre il proprio impatto ambientale. Queste sfide sono aggravate da un altro problema, quello dei rifiuti elettronici in continua crescita.

Prendere-produrre-sprecare

I rifiuti elettronici, o e-waste, sono dispositivi elettrici ed elettronici scartati come computer, smartphone ed elettrodomestici che non funzionano più o non sono più desiderati. I rifiuti elettronici contengono sia materiali preziosi che sostanze pericolose e, secondo l'Organizzazione Internazionale del Lavoro, sono la categoria di rifiuti in più rapida crescita sul pianeta.

La maggior parte dei rifiuti elettronici finisce nei paesi in via di sviluppo che non dispongono delle infrastrutture necessarie per trattarli senza danneggiare le persone e l'ambiente e recuperano solo una minima parte dei materiali disponibili per il riutilizzo.

Secondo il Global E-waste Monitor (GEM) delle Nazioni Unite, nel 2022 sono state prodotte 62 milioni di tonnellate di rifiuti elettronici, 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, di cui 19 miliardi di rame, 15 miliardi di oro e 16 miliardi di ferro.

Ciononostante, meno di un quarto (22,3%) dei rifiuti elettronici prodotti nel 2022 è stato dichiarato raccolto e riciclato, lasciando senza traccia materiali preziosi per un valore di 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 intensifica la scarsità delle materie prime e aumenta l'impatto ambientale dell'ottenimento delle risorse. L'adozione di un'economia circolare consentirebbe di "chiudere il cerchio", riducendo la dipendenza dai materiali vergini grazie all'utilizzo delle notevoli quantità di materiali presenti nei rifiuti elettronici, e il rame è uno dei materiali migliori da cui partire.

Riciclabilità

Nel contesto dell'economia circolare, la riciclabilità del rame è particolarmente significativa. Può essere riciclato all'infinito senza alcuna perdita di prestazioni o qualità. Questa caratteristica lo distingue dagli altri metalli utilizzati nella produzione elettrica.

Per alcuni altri metalli, la purezza dei rottami è un fattore critico e solo il riciclaggio omogeneo è possibile senza processi avanzati di separazione e raffinazione. Ciò significa, ad esempio, che l'alluminio Zorba triturato proveniente dai 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 e poi recuperare i metalli che le compongono usando processi elettrolitici, pirometallurgici o idrometallurgici richiede tanto tempo e tanta energia. Spesso è troppo complicato tenere separati tutti questi flussi di rifiuti, quindi il materiale viene principalmente riciclato in modo meno pregiato.

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 in rottami con impurità o legato con altri elementi, è possibile riciclare il rame senza comprometterne la qualità.

Il processo di raffinazione sia per il rame primario che per quello secondario è identico e, nelle giuste condizioni, è possibile ottenere livelli di purezza ancora più elevati 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 possiede un'enorme miniera di rame urbana.

Inizia con il rame

Il valore economico relativamente elevato del rame può essere un fattore trainante 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 smistamento basati sull'intelligenza artificiale con fluorescenza a raggi X (XRF). Questa tecnologia consente un'identificazione e una separazione più accurata dei materiali dai rifiuti. Un effetto collaterale di questo sviluppo è che altri metalli possono essere recuperati come sottoprodotti dei processi di fusione, conversione e raffinazione del rame.

In questo modo, il riciclaggio del rame facilita il riciclaggio di altri materiali, come oro, argento, nichel, stagno, piombo e zinco. Più di 20 materiali diversi vengono riciclati sulla scia del rame.

Tuttavia, esiste un limite alla percentuale della 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, la domanda globale di rame sarà probabilmente raddoppiata.

Ciò rende impossibile aumentare il tasso globale di contenuto riciclato nei nuovi prodotti oltre il 35-40%.

Progettare per la circolarità

Attualmente, circa il 30% della domanda di rame proviene da prodotti riciclati. Come già detto, migliorare il riciclaggio aumenterà tale percentuale, ma è altrettanto importante progettare prodotti più efficienti.

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

Inoltre, l'uso del rame in determinate apparecchiature contribuisce a ridurre il consumo di altri materiali. Ad esempio, i trasformatori con avvolgimenti in rame richiedono meno acciaio elettrico rispetto alle unità con avvolgimenti in alluminio, mentre i motori a induzione con rotori in rame consentono di realizzare unità più piccole a parità di potenza. Le fiere che riuniscono sotto lo stesso tetto l'intera catena del valore della produzione elettrica, come CWIEME Berlin, offrono eccellenti opportunità per questo tipo di collaborazione a livello industriale.

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 combina la saggezza tradizionale con strumenti innovativi per creare un futuro sostenibile. Quanto sarebbe appropriato se il primo materiale veramente circolare fosse il rame, un elemento così vitale per i progressi tecnologici del passato dell'umanità e ora indispensabile per la transizione energetica che plasmerà il futuro.

Per ulteriori informazioni sul ruolo del rame nella società, visitate il sito web dell'International Copper Alliance. Per ulteriori informazioni su come visitare o esporre al CWIEME Berlin, uno dei principali eventi mondiali nel campo dell'ingegneria elettrica, visitate il sito www.Berlin.CWIEMEevents.com.

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Nota dell'editore:Se desiderate rimanere aggiornati su tutte le ultime notizie, i contenuti incentrati sulle opinioni e i casi di studio del CWIEME Berlin, visitate il sito web dell'azienda qui: https://berlin.cwiemeevents.com/home 

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Informazioni su CWIEME Berlino: CWIEME Berlino, uno degli eventi più importanti nel mondo dell'ingegneria elettrica, è una tappa fondamentale sia per gli esperti che per gli appassionati. Questo appuntamento annuale, che si tiene nel cuore dell'Europa, offre un'opportunità senza pari per fare networking, acquisire conoscenze ed esplorare gli sviluppi all'avanguardia del settore.

Rif.: CWI046/12/24