Parola d’ordineIl fabbisogno europeo di metallo passa dal riciclo

Dopo il 2040 potrebbe emergere in Europa come principale fonte di metalli critici. I progressi dipenderanno dal miglioramento dei processi di raccolta e selezione e dalla raffinazione

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Questo articolo è stato originariamente pubblicato sul numero 60 di We – World Energy, il magazine di Eni

Negli ultimi due anni il dibattito sull’importanza dei metalli e dei minerali per la transizione energetica ha finalmente preso il sopravvento. Si è infatti più consapevoli del potenziale collo di bottiglia che i minerali e i metalli possono rappresentare per le economie industrializzate occidentali che intendono raggiungere gli obiettivi di decarbonizzazione prefissati. Esistono studi, analisi di scenari e proiezioni a supporto di ciò e moltissime sono le discussioni in atto a riguardo, tanto nei media quanto a livello accademico.

Nell’intento di favorire il passaggio a un futuro a basse emissioni di carbonio, nel 2017 la Banca Mondiale ha avviato una valutazione predittiva della domanda di metalli di domani, stilando un rapporto intitolato “The Growing Role of Minerals and Metals for a Low Carbon Future”. Lo studio ha esaminato le implicazioni delle tecnologie rinnovabili nel soddisfare diversi scenari di innalzamento della temperatura globale (p. es. 2°C, 4°C e 6°C). Nel 2021, il rapporto dell’Agenzia Internazionale dell’Energia (IEA) intitolato “The Role of Critical World Energy Outlook Special Report Minerals in Clean Energy Transitions” ha ulteriormente fatto luce su questa sfida.

Il documento riporta l’analisi di un gruppo di metalli tipicamente utilizzati per la produzione di batterie (p. es. litio, cobalto, nichel e manganese) e di alcuni metalli fondamentali per l’elettrificazione (p. es. rame e alluminio). Inoltre, si è interrogato sulla futura domanda di terre rare, un gruppo di diciassette metalli della tavola periodica essenziali per la produzione di oltre 200 prodotti commerciali, tra cui semiconduttori, motori per veicoli elettrici, apparecchiature per la difesa e infrastrutture per l’energia verde (p. es. turbine eoliche).

Nell’Unione Europea tali metalli rientrano collettivamente nella definizione di “materie prime critiche” (Mpc), vale a dire materie prime di notevole importanza economica che sono caratterizzate da un elevato rischio di interruzione dell’approvvigionamento a causa della concentrazione delle fonti e della presenza di pochi sostituti validi. Stando alle attuali proiezioni, i dati della IEA evidenziano che entro il 2040 la domanda totale di minerali per le tecnologie energetiche pulite dovrebbe raddoppiare.

Tuttavia, per raggiungere gli obiettivi delineati nell’Accordo di Parigi, che mira a stabilizzare il clima e a mantenere l’aumento della temperatura globale “ben al di sotto dei 2°C”, servirebbe un incremento di minerali richiesti per le tecnologie energetiche pulite entro il 2040 pari a quattro volte. Inoltre, per accelerare ulteriormente la transizione e raggiungere emissioni nette globali pari a zero entro il 2050, l’immissione di minerali richiesti nel 2040 dovrebbe aumentare di sei volte rispetto ai livelli attuali.

In uno scenario simile non possono che sorgere alcune domande tipiche: abbiamo abbastanza riserve e risorse minerarie? Possiamo incrementare l’estrazione di minerali e la capacità di lavorazione e raffinazione dei metalli in modo da soddisfare la domanda senza creare tensioni geopolitiche e di mercato? E sono domande che riguardano il controllo sulle risorse primarie, quelle che possiamo estrarre dal terreno. Ma che dire delle risorse secondarie? In che misura possiamo soddisfare la domanda di minerali critici attraverso il riciclaggio? Inoltre, quale potrebbe essere il ruolo trasformativo dell’economia circolare nell’affrontare il fabbisogno di minerali e metalli per la transizione energetica?

Il fabbisogno europeo di metalli
Nel 2021 Eurometaux, associazione europea di produttori e di riciclatori di metalli, ha fornito una prima stima del contributo del riciclaggio alla domanda di Mpc. La conclusione tratta dallo studio è che inizialmente, vale a dire durante le prime fasi della transizione energetica, l’Europa si affiderà principalmente a nuove fonti di metalli primari provenienti dall’estrazione e dalla raffinazione per soddisfare una domanda di base entro il 2040. A mano a mano che le attuali tecnologie energetiche pulite si avvicineranno alla fine del ciclo di vita, l’approvvigionamento secondario da fonti riciclate assumerà sempre più importanza. Superato il 2040, il riciclaggio potrebbe emergere quale principale fonte di metalli critici in Europa, accanto al continuo bisogno di metalli primari.

Entro il 2050 sarà disponibile una maggiore quantità di metalli da riciclare, ma gli ulteriori progressi dipenderanno dal miglioramento dei processi di raccolta e selezione, dalla raffinazione, dal design dei prodotti e dalla prevenzione delle perdite di materiali di scarto. Volumi significativi della prima generazione di queste batterie inizieranno a toccare la fine del ciclo di vita dopo il 2035. Se le batterie vengono indirizzate ai riciclatori dell’Ue e le nuove tecnologie di recupero vengono immesse in commercio con successo, il riciclaggio ha il potenziale per trasformarsi in una fonte essenziale per l’Europa entro il 2050. In tal senso, è l’innovazione a ricoprire un ruolo cruciale.

I kit di strumenti Ue a sostegno della circolarità
Nel novembre 2023, l’UE ha raggiunto un consenso preliminare sulla Normativa europea sulle materie prime critiche, lanciata per mitigare la dipendenza del continente dall’approvvigionamento di Mpc. La Normativa mira a migliorare e ad ampliare l’approvvigionamento di materie prime critiche dell’UE, oltre che a rafforzare la circolarità e l’estrazione, il tutto puntando l’accento sulle iniziative di riciclaggio. Sono diversi gli obiettivi definiti e l’intento è quello di ridurre la dipendenza da paesi terzi, fissando obiettivi quantitativi sui livelli di estrazione, lavorazione e riciclaggio nazionali. Ed è proprio in termini di riciclaggio che gli obiettivi sono particolarmente impegnativi, dal momento che si punta a ottenere dal riciclaggio nazionale almeno il venticinque per cento del consumo annuale di Mpc dell’Ue.

La Normativa è però solo la punta dell’iceberg: sono svariate le politiche e le azioni dell’UE volte a ridurre la dipendenza dalle materie prime. Altre iniziative riguardano l’ambito R&S e l’innovazione. Il 2015 ha per esempio visto il lancio di EIT RawMaterials, un ampio partenariato di industrie, università e centri di ricerca che si occupa di innovazione e formazione per l’intera catena del valore dei metalli e dei minerali. Adoggi l’organizzazione vanta un portafoglio di progetti riguardanti tecnologie di riciclaggio. Ne è esempio “New-Re”, progetto di innovazione collaborativa sostenuto da EIT RawMaterials che mira a costruire un impianto pilota per ampliare il recupero di materiali dai magneti permanenti a fine vita, che contengono ingenti quantità di neodimio (uno dei diciassette elementi che costituiscono le terre rare).

Altre innovazioni nel campo del riciclaggio sono apportate da “Tarantula”, “Peacoc” e “Crocodile”, insieme di progetti che prende il nome da animali esotici e che dovrebbe introdurre approcci altrettanto esotici al riciclaggio di prodotti complessi a fine vita. Peacoc, per esempio, mira a studiare e a presentare tecnologie innovative, economiche ed ecologiche per il recupero di oro, argento e metalli del gruppo del platino da miscele di rifiuti complessi su scala pre-commerciale. È rivolto al trattamento di prodotti a fine vita in Europa, quali catalizzatori per auto esausti, circuiti stampati (Pcba) e rifiuti fotovoltaici.

Un approccio simile è seguito da Tarantula, che sta sviluppando un kit di tecnologie metallurgiche nuove, efficienti e flessibili, con elevati tassi di selettività e recupero di W, Nb e Ta da fonti eterogenee. Fulcro del progetto Crocodile, infine, è lo sviluppo di un sistema metallurgico innovativo che sfrutta tecnologie avanzate di piro-, idro-, bio-, iono- ed elettrometallurgia per il recupero del cobalto e la produzione di cobalto metallico e prodotti correlati. Diverse fonti di cobalto, tra cui batterie al litio, batterie di veicoli elettrici e catalizzatori a base di cobalto, vengono sottoposte a un processo di lavorazione per ottenere un concentrato di cobalto di elevata qualità.

Non solo il riciclaggio tra le componenti dell’economia circolare
Per quanto non sia l’unico approccio circolare da perseguire, il riciclaggio dovrebbe essere l’ultima strada da percorrere – ossia quando non è possibile optare per il riutilizzo, la riparazione o altre strategie per estendere il ciclo di vita di un prodotto. Esistono pochi esempi di innovazione in questo settore (tra cui smartphone modulari e facilmente riparabili) e dovrebbero esisterne molti di più in fatto di prodotti contenenti Mpc: di fatto non solo contribuirebbero a diminuire la dipendenza dell’Europa dalle Mpc, ma molto probabilmente avrebbero anche un impatto ambientale molto minore e introdurrebbero modelli di business innovativi e sostenibili. Combinando tali approcci, l’Europa potrebbe divenire un modello di sostenibilità e di gestione delle Mpc da seguire.

Pier Luigi Franceschini, già direttore dell’Innovation Hub South di EIT RawMaterials, attualmente sta lavorando alla creazione del primo progetto di recupero circolare di terre rare da fonti non convenzionali in Italia.

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