Nuova vita ai rottami grazie alla tecnologia laser

Fraunhofer Institute for Laser Technology (ILT) e Cronimet Ferroleg hanno sviluppato insieme un nuovo processo di selezione dei rottami metallici basato sul laser, utile per agevolare i processi di riciclo delle leghe metalliche ed evitare l’estrazione di nuova materia prima. L’impianto pilota è stato messo in funzione nel 2020 presso il sito Cronimet-Ferroleg, in Germania. Questa tecnologia laser fa parte del progetto tedesco PLUS, guidato da Cord Fricke-Begemann di Fraunhofer ILT, e dell’europeo REVaMP per il perfezionamento della metrologia chimica e dei metodi per rilevare nuovi agenti inquinanti.

L’impianto pilota per il riciclaggio basato sul laser, che è stato creato nel progetto PLUS, è adatto alla lavorazione automatica degli acciai ad alta velocità (HSS), per esempio.
L’impianto pilota per il riciclaggio basato sul laser, che è stato creato nel progetto PLUS, è adatto alla lavorazione automatica degli acciai ad alta velocità (HSS), per esempio.

La Germania, come luogo di produzione, dipende in gran parte dalla disponibilità di materie prime metalliche come cromo, nichel, rame e cobalto. Poiché la loro domanda globale sta aumentando, questi metalli stanno diventando beni sempre più scarsi. Dato che c’è una carenza di risorse minerali, il riciclaggio delle materie prime gioca un ruolo decisivo nel frenare la carenza ed è la fonte più importante di materie prime metalliche in Germania e in Europa. I vantaggi del riciclaggio sono evidenti: i rottami metallici usati che non possono più essere utilizzati, quali tubi, lamiere, utensili, vecchi cavi, rottami elettrici ed elettronici e vecchi pezzi parti di case o demolizioni, possono essere fusi, selezionati per metallo o lega, e riutilizzati praticamente senza perdita di qualità. Dato l’alto valore dei materiali, il processo si ripaga idealmente da solo, e produce molto meno CO2 del processo primario: l’estrazione costosa e tecnicamente complessa delle risorse minerali, in condizioni a volte molto critiche, così come il loro trasporto a destinazioni in tutto il mondo, non è più necessaria. In questo contesto, il Fraunhofer Institute for Laser Technology ILT, insieme alla Cronimet Ferroleg di Karlsruhe, Germania, ha sviluppato un nuovo processo di selezione basato sul laser. La tecnologia dei sensori, sviluppata nell’ambito del progetto PLUS finanziato dal Ministero Federale Tedesco per l’Istruzione e la Ricerca (BMBF), rende il rilevamento e la selezione delle leghe nei rottami metallici molto più veloce e preciso.

Con un processo di selezione basato sul laser sviluppato nel progetto BMBF PLUS, le leghe preziose possono essere recuperate in modo efficiente dai rottami metallici.
Con un processo di selezione basato sul laser sviluppato nel progetto BMBF PLUS, le leghe preziose possono essere recuperate in modo efficiente dai rottami metallici.

Maggiore rendimento grazie al laser

Nel 2020, l’impianto pilota è stato messo in funzione presso il sito Cronimet-Ferroleg a Karlsruhe e si è comportato notevolmente bene. Tra le altre cose, è progettato per lavorare acciai ad alta velocità, o HSS in breve. “Gli utensili HSS contengono preziosi elementi di lega come il cobalto e si possono trovare in qualsiasi negozio di ferramenta. Per esempio, nei trapani o nelle teste di fresatura”, dice Cord Fricke- Begemann, responsabile dell’analisi dei materiali al Fraunhofer ILT e ha guidato il progetto PLUS con il supporto del dottorando Fredrik Schreckenberg. I processi comuni sono limitati alla laboriosa misurazione manuale di alcune leghe. D’altra parte, la spettroscopia di ripartizione indotta dal laser (LIBS), sviluppata al Fraunhofer ILT e utilizzata in PLUS, è una tecnologia che può identificare più di 20 leghe speciali leghe speciali anche in piccoli rottami – automaticamente, rapidamente e senza contatto. “In un tempo molto in pochissimo tempo, possiamo lavorare più rottami e ottenere una maggiore purezza di grado – afferma Fricke-Begemann – in questo modo, stiamo costruendo un importante ponte tra la ricerca e l’industria”. Nell’ambito del progetto UE “Retrofitting Equipment for Efficient Use of Variable Feedstock in Metal Making Processes” (REVaMP), che è stato lanciato nel 2020, il Fraunhofer ILT contribuisce ora con la sua esperienza nel campo dell’analisi dei materiali a livello europeo. Il progetto, che ha una durata di tre anni e mezzo, è sostenuto da un’alleanza internazionale di aziende e istituti di ricerca di Spagna, Polonia e Germania. “L’obiettivo è quello di mettere le conoscenze raccolte nel progetto PLUS su una base universale, indipendentemente dalle leghe coinvolte – dice Fricke-Begemann – vogliamo costruire un sensore che possa essere installato negli impianti industriali esistenti per rendere il processo di riciclaggio fondamentalmente più efficiente”. Quali sono la composizione e le proprietà delle leghe da riciclare? Quanto piombo contiene il materiale consegnato? Quando un materiale diventa fuso e quanta energia deve essere aggiunta? Queste domande sono l’obiettivo di REVaMP e devono rispondere in modo più preciso in futuro. In caso di successo, questo sarebbe un significativo contributo a rendere l’Europa più indipendente dai mercati globali delle materie prime, e a migliorare decisamente l’efficienza delle risorse delle sue aziende.