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May 07, 2024

Gli scienziati progettano un macinino per risolvere il problema dell'E

Foto: Siddharth Kankaria/Research Matters Ti sei mai chiesto cosa è successo a quel telefono che hai scartato per uno "intelligente" o al computer desktop che hai buttato via anni fa? Beh, li hai messi nel cestino.

Foto: Siddharth Kankaria/Research Matters

Ti sei mai chiesto cosa è successo al telefono che hai scartato per uno "intelligente" o al computer desktop che hai buttato via anni fa? Beh, li hai messi nel cestino. E lo stesso hanno fatto innumerevoli altri in tutto il mondo, generando l’enorme quantità di 50 milioni di tonnellate di rifiuti elettronici solo nel 2013. Si prevede che entro il 2030 i nostri rifiuti elettronici raggiungeranno i 1.000 milioni di tonnellate all’anno, più della quantità di riso coltivato in tutto il mondo!

Solo il 12,5% dei rifiuti elettronici (e-waste) prodotti oggi viene riciclato. A riflettere su questo problema, letteralmente, è un recente studio indoamericano che propone un metodo elegantemente semplice per riciclare i rifiuti elettronici: macinarli in nanoparticelle. Guidato dal Prof. Kamanio Chattopadhyay e dal Prof. D. Roy Mahapatra presso il Dipartimento di Ingegneria dei Materiali e Ingegneria Aerospaziale, Indian Institute of Science, in collaborazione con ricercatori della Rice University, USA, lo studio potrebbe rendere il riciclaggio dei rifiuti elettronici facile, semplice e completare.

L'iniziativa StEP delle Nazioni Unite definisce i rifiuti elettronici tutti gli elementi di apparecchiature elettriche ed elettroniche e le loro parti che sono stati scartati dal proprietario come rifiuti, senza l'intento di riutilizzo. Frigoriferi, schermi/monitor, lampade, lavatrici, calcolatrici, tostapane, telefoni cellulari, computer e altro finiscono prima o poi come "rifiuti elettronici".

Una delle principali sfide nel riciclaggio dei rifiuti elettronici è che i circuiti stampati elettronici (PCB) presenti in tutti questi dispositivi contengono metalli pesanti potenzialmente letali come piombo, mercurio e arsenico. Pertanto, devono essere riciclati attraverso canali specifici che separano queste sostanze chimiche dannose smantellandole, rompendole e raffinandole.

“La complessità del processo di riciclaggio e la quantità di energia necessaria non sono economicamente fattibili o rispettose dell’ambiente”, sottolinea la dott.ssa Chandra Sekar Tiwary, ricercatrice e autrice principale dello studio.

Oggi vengono utilizzati due metodi comuni per riciclare i rifiuti elettronici. Nel primo metodo, i rifiuti elettronici vengono bruciati e frantumati, il che distrugge i polimeri organici nei PCB e lascia metalli e ceramiche da recuperare e riciclare. Il processo di combustione rilascia sostanze chimiche tossiche nell’aria, inquinandola. Nel secondo metodo, i PCB vengono frantumati in piccoli pezzi e trattati con calore e sostanze chimiche per estrarre i metalli. Poiché i minuscoli frammenti misurano circa un centimetro, i metalli risultanti possono reagire tra loro e quindi non possono essere estratti nella sua forma pura, limitando così il riciclaggio. Anche la necessità di calore estremo e di sostanze chimiche rende questo processo costoso.

I ricercatori di questo studio propongono di frantumare i PCB in particelle di dimensioni nanometriche utilizzando un cryo-mill, un macinatore a bassa temperatura sviluppato internamente all’IISc. Frantumandolo in questo modo a basse temperature non vengono rilasciati gas pericolosi. Previene qualsiasi reazione chimica tra i metalli e trattiene anche i polimeri organici, consentendo così la completa separazione e riutilizzo di polimeri, ossidi e metalli. I metalli vengono riciclati e i polimeri organici vengono utilizzati come materiale di partenza per la produzione di materiali artificiali come i nanocompositi polimerici. "La parte migliore della nostra soluzione è che non smaltiamo nulla e utilizziamo il 100%, il che è molto importante per l'ambiente", osserva il Dr. Tiwary.

Lo studio approfondisce inoltre due metodi per riciclare la forma in polvere dei PCB. Nel primo metodo, la polvere viene mescolata con acqua, che forma poi due strati chiaramente separabili: uno strato galleggiante e uno strato sedimentario. Quando lo strato galleggiante, con particelle di dimensioni nanometriche, viene ulteriormente diluito, le particelle vengono distribuite uniformemente in tutta la soluzione formando un colloide. Questo colloide può essere utilizzato per produrre inchiostri da stampa e vernici a base polimerica. Gli ossidi di manganese, silicio, piombo, stagno, rame, cobalto e calcio, ma anche metalli come argento, oro, stagno, piombo, rame, alluminio e nichel si trovano nello strato di sedimento e possono essere estratti nella loro forma pura.

Nel secondo metodo di riutilizzo, le nanoparticelle potrebbero essere utilizzate per rafforzare i polimeri e migliorarne le proprietà meccaniche. Il team ha dimostrato lo stesso aggiungendo queste nanoparticelle alla resina epossidica, un polimero comunemente usato. "La miscelazione delle nanoparticelle ha migliorato la resistenza", afferma il dott. Tiwary.