Analisi metalli preziosi e ICP
Il recupero metalli è un processo complesso ma indispensabile. Come abbiamo visto parlando delle isole robotizzate per il recupero dell’e-waste e dell’oro etico, recuperare i metalli preziosi e i RAEE è l’unico modo per avere a disposizione materiali strategici senza danneggiare il pianeta.
Prima di riutilizzare questi metalli, però, è essenziale conoscerne l’esatta composizione chimica. L’analisi, quindi, è una fase assolutamente imprescindibile per una gestione virtuosa di questi materiali.
L’analisi dei metalli preziosi: perché farla?
Che sia per la vendita o per il recupero, è necessario determinare il valore dei metalli preziosi con la massima precisione.
L’analisi dei metalli preziosi serve proprio a conoscere il titolo in percentuale di metallo prezioso all’interno di un dato prodotto. Solo alla luce di questa informazione possiamo fare una stima realistica del suo valore.
La spettrometria a emissione ottica
La spettrometria a emissione al plasma è il metodo più preciso e affidabile per analizzare i campioni metallici e conoscere la loro esatta composizione chimica.
Come funziona la spettrometria a emissione al plasma?
La spettrometria ICP è una tecnica analitica che serve a definire la composizione chimica di un materiale, verificare la purezza e identificare tutti gli elementi presenti, compresi eventuali inquinanti.
L’ICP si basa sull’utilizzo di una torcia al plasma, che produce la ionizzazione e l’emissione di lunghezze d’onda specifiche.
Atomi e ioni possono assorbire energia per spostare gli elettroni dallo stato fondamentale a uno stato eccitato. La fonte di questa energia è proprio il calore di un plasma di argon, che raggiunge i 10.000 gradi kelvin.
Una volta che gli atomi eccitati ritornano al loro stato fondamentale, rilasciano luce a lunghezze d’onda diverse. A ogni tipo di atomo corrisponde uno specifico livello di energia e, di conseguenza, una determinata lunghezza d’onda della luce emessa.
Luce che viene misurata dallo spettrometro per stabilire il tipo di atomo o di ione e la composizione chimica totale del materiale.
Introduzione del campione nella camera di nebulizzazione
L’ICP analizza campioni nebulizzati. I solidi vengono solubilizzati e quindi introdotti sotto forma di aerosol nella camera di nebulizzazione attraverso una pompa peristaltica.
La camera di nebulizzazione, costituita da materiale resistente alla corrosione, serve per convogliare l’aerosol nella torcia, eliminando le goccioline più grossolane.
Nella camera di nebulizzazione il campione, introdotto sotto forma di aerosol, subisce l’evaporazione della parte liquida e l’atomizzazione degli elementi.
La torcia al plasma, il monocromatore e l’analisi tramite spettrometro
Il campione, a questo punto, raggiunge la torcia al plasma. Atomi e ioni subiscono un processo di eccitazione, seguito dall’emissione di radiazioni caratteristiche.
Queste radiazioni emesse nella zona di eccitazione vengono prelevate e focalizzate da una lente sulla fenditura di ingresso del monocromatore, che rende la radiazione elettromagnetica il più possibile monocromatica prima di inviarla al rivelatore.
Il sistema di rivelazione è costituito da un prisma e un reticolo. Il primo separa le radiazioni lungo un asse del piano del rivelatore e le focalizza sul reticolo, che a sua volta le disperde lungo un asse ortogonale al primo.
Lo spettro che ne risulta, a questo punto, viene focalizzato sul rivelatore, che registra le diverse cariche elettriche e le analizza.
Recupero metalli: non scarti ma nuove opportunità
Come abbiamo detto, l’analisi è una fase essenziale per il recupero dei metalli. E non stiamo parlando solo dei metalli preziosi, ma anche di tutti quei materiali strategici così difficili da trovare in natura e così inquinanti da lasciare in discarica.
Per quanto riguarda l’oro, il discorso è relativamente semplice. L’impatto ambientale dell’attività di estrazione non è sostenibile. Per rimuovere la roccia e arrivare al giacimento vengono utilizzate sostanze tossiche che finiscono per avvelenare un intero ecosistema.
Anche dal punto di vista sociale, la gestione delle miniere a volte porta con sé sfruttamento, lavoro minorile, rischi per la salute e condizioni di vita non dignitose.
L’oro etico è un’alternativa, ma solo il recupero dell’oro è la soluzione definitiva al problema dell’estrazione. Una volta fuso, analizzato con la spettrometria a emissione al plasma e affinato chimicamente, l’oro recuperato è pronto per essere trasformato in lingotti, graniglia, polveri o gioielli.
Discorso un po’ più complicato per l’e-waste. In questo caso recuperare, riciclare e riutilizzare i materiali che li compongono è assolutamente necessario per evitare una catastrofe ambientale.
Tra l’altro, molti dei metalli che li compongono - e che vanno a inquinare terra, aria e acqua - sono gli elementi delle terre rare.
E come abbiamo visto parlando dell’intelligenza artificiale per la ricerca mineraria, questi 17 elementi chimici sono tanto richiesti – anche per tutte le tecnologie green - quanto rari e inquinanti.
Ma i RAEE contengono anche metalli preziosi e metalli pesanti, che potrebbero essere riciclati e utilizzati di nuovo.
Il recupero metalli, insomma, non è più una possibilità, ma una necessità impellente. Se vogliamo smettere di inquinare e di investire nelle attività di estrazione – a loro volta altamente inquinanti – recuperare e dare nuova vita ai metalli è l’unica opzione che abbiamo.
