Un nuovo metodo per il riciclo sostenibile delle terre rare dagli elettrolizzatori
Trasformare il vecchio in nuovo
Le celle di elettrolisi dell'idrogeno contengono metalli di terre rare. Una volta che una cella di elettrolisi ha fatto il suo lavoro, i materiali utilizzati in essa finiscono attualmente come rottami di acciaio. Un gruppo di ricerca della TU Bergakademie Freiberg sta ora studiando come recuperare i materiali riciclabili dalle celle di elettrolisi usate, in modo da poterli utilizzare direttamente per nuove celle. I ricercatori stanno pubblicando il loro nuovo metodo sulla rivista scientifica "Journal of Sustainable Metallurgy".
Il richiamo all'idrogeno li rende materie prime ricercate per il futuro dell'energia: i cosiddetti metalli delle terre rare, come scandio, lantanio e cerio. Le celle elettrolitiche a ossidi solidi per la produzione di idrogeno contengono infatti circa 150 chilogrammi di metalli delle terre rare per ogni modulo da 10 megawatt. Secondo gli ultimi risultati del team della TU Bergakademie Freiberg, questi metalli possono essere recuperati dagli elettrodi delle celle di elettrolisi utilizzando processi idrometallurgici - e quindi riutilizzati in futuro al posto delle materie prime primarie.
I ricercatori hanno già dimostrato in laboratorio il loro nuovo metodo di riciclaggio: "I risultati ora pubblicati sono stati ottenuti su una scala ridotta di 0,2 grammi di materiale delle celle per ogni test, ma stiamo già lavorando per trasferire i risultati su una scala di laboratorio più ampia, attualmente fino a 50 grammi", afferma il ricercatore Dr Pit Völs.
Trattamento ecologico dei metalli richiesti
Il team si è concentrato sui metodi di riciclaggio idrometallurgico, in particolare sulla lisciviazione, in cui gli ossidi metallici vengono trasferiti in una soluzione acquosa. "Per farlo, separiamo innanzitutto meccanicamente il composito di elettrodi ed elettroliti solidi dall'acciaio, che viene utilizzato come strato di separazione e per il contatto elettrico delle celle", spiega il dottor Pit Völs. "In seguito, utilizziamo degli acidi per lisciviare i metalli delle terre rare dagli elettrodi, cosa che stiamo studiando".
Nel prosieguo del progetto, i metalli delle terre rare saranno poi separati l'uno dall'altro utilizzando sostanze chimiche ecologiche e riciclati. L'approccio al riciclaggio sviluppato sarà anche valutato con una simulazione del ciclo di vita.
Trasformare il vecchio in nuovo
I risultati sono stati ottenuti nell'ambito del progetto di ricerca GrInHy3.0 insieme a partner industriali. L'obiettivo generale è sviluppare una nuova tecnologia per la produzione di idrogeno in celle elettrolitiche a ossidi solidi, come spiega il responsabile del progetto alla TU Bergakademie Freiberg, il professor Alexandros Charitos: "La tecnologia consentirà di reinserire i metalli riciclati nel ciclo dei materiali. A lungo termine, questo dovrebbe ridurre al minimo l'impatto ambientale del futuro flusso di rifiuti generato durante la produzione di idrogeno".
La tecnologia di produzione dell'idrogeno sarà convalidata in condizioni operative reali presso gli impianti di prova dei partner del progetto, il produttore di elettrolizzatori Sunfire SE e il produttore di acciaio Salzgitter Flachstahl GmbH, nei prossimi tre anni. Si prevede che in futuro l'impianto produrrà 14 chilogrammi di idrogeno all'ora.
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