Recuperare minerali e metalli dall’acqua di mare
Recuperare il magnesio dagli scarti del processo di desalinizzazione dell’acqua di mare: è questo uno dei nuovi avamposti della ricerca ENEA per l’economia circolare.
“Considerata l’importanza strategica del tema, abbiamo aperto una linea di ricerca dedicata all’estrazione del magnesio dalle salamoie e, in questo contesto, abbiamo prodotto e pubblicato una review propedeutica alle attività in corso”, spiega Danilo Fontana, ricercatore del Laboratorio ENEA di Tecnologie per riuso, riciclo, recupero e valorizzazione di rifiuti e materiali.
Attualmente sono operativi nel mondo quasi 16mila impianti di desalinizzazione che producono circa 95 milioni di m3 al giorno di acqua desalinizzata. La produzione di salamoia, invece, ammonta a 142 milioni di m3 al giorno (circa il 50% in più del volume dell’acqua totale desalinizzata) con Arabia Saudita, Emirati Arabi Uniti, Kuwait e Qatar a guidare la classifica mondiale per ‘generazione’ di scarti dalla desalinizzazione dell’acqua destinata a usi civili (in particolare, consumo umano e agricoltura). “Le attuali tecnologie di desalinizzazione producono grandi quantità di salamoie che hanno una salinità tre volte maggiore rispetto a quella dell’acqua di mare. Il loro smaltimento comporta una serie di problemi ambientali per l’ecosistema acquatico, nel momento in cui vengono riversate in mare. Allo stesso tempo, le salamoie rappresentano una preziosa fonte secondaria di magnesio che, se recuperato, potrebbe essere impiegato in numerosi settori industriali”, aggiunge Fontana che ha curato la pubblicazione insieme al team di ricerca composto da Federica Forte, Massimiliana Pietrantonio, Stefano Pucciarmati e Caterina Marcoaldi.
Il magnesio è un metallo che non si trova in natura nella sua forma elementare ed è l’ottavo elemento più abbondante nella crosta terrestre (circa il 2%). Nelle salamoie provenienti dagli impianti di dissalazione (soprattutto da quelli a osmosi inversa) i valori di concentrazione del magnesio sono molto elevati (1860-2880 milligrammi per litro). Non solo: sono presenti, in grandi quantità, anche il sodio (15.300-25.240 mg/litro), il calcio (520-960 mg/litro) e il potassio (740-890 mg/litro). “Ma è il magnesio il metallo più interessante per il suo impiego a livello industriale e per questo la Commissione Europea lo ha inserito nella lista dei 34 materiali definiti critici, per l’elevato rischio di approvvigionamento e valore strategico. Il maggior produttore di magnesio è la Cina, che fornisce circa il 90% dell’offerta mondiale; seguono la Russia (6%), il Kazakistan (2%), Israele (2%) ed il Brasile (2%)”, sottolinea Fontana.
Le principali applicazioni del magnesio sono, ad esempio, le leghe di alluminio che vengono utilizzate in particolare negli imballaggi (35%), nei trasporti (25%) e nelle costruzioni (21%); questo elemento è impiegato anche nell’industria farmaceutica (come eccipiente), da quella alimentare e cosmetica e per il trattamento delle acque reflue. Il magnesio trova ampia diffusione anche nei settori automobilistico, aerospaziale e della produzione di attrezzatura sportiva (ad esempio, per componenti meccanici delle selle per biciclette, degli scarponi da sci e da snowboard) dove viene impiegata una particolare tecnologia -chiamata pressofusione di magnesio- che sfrutta le proprietà del magnesio per realizzare con facilità, alta precisione e bassi costi, componenti di forma complessa e dallo spessore sottile.
Attualmente, in Europa il tasso di riciclo del magnesio estratto da prodotti a fine vita è del 15%. Risulta sempre più necessario incrementare questa percentuale anche per la rilevante applicazione di questo metallo come materia prima per le batterie: è leggero, offre il vantaggio di trasferire due elettroni per atomo ed è considerato un’interessante alternativa al litio nel settore dei futuri accumulatori elettrochimici. “Con il nostro lavoro di ricerca abbiamo esaminato le tecnologie di recupero del magnesio da salamoie presenti in letteratura, indentificandone criticità e potenzialità”, spiega Fontana. “Ma la maggior parte rimane confinata nei laboratori. Pochi studi sono incentrati sulla fattibilità tecnico-economica e sulla sostenibilità ambientale dei processi proposti. Questo nostro lavoro di review tecnica può fornire ‘spunti’ per approfondire il tema di ricerca per traferire le tecnologie finora sviluppate dal laboratorio al mercato, con ricadute vantaggiose per l’economia e per l’ambiente”, conclude Fontana.
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