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Jul 31, 2023

Il team della TU Freiberg sviluppa il processo di riciclaggio dei metalli preziosi dagli elettrolizzatori

L’idrogeno Crispin Mokry derivante dall’elettrolisi con energie rinnovabili è considerato un elemento chiave della transizione energetica. Per mezzo di catalizzatori l'acqua viene scissa nei suoi componenti idrogeno e ossigeno.

Crispino Bagnato

l’idrogeno da elettrolisi con energie rinnovabili è considerato un elemento chiave della transizione energetica. Per mezzo di catalizzatori l'acqua viene scissa nei suoi componenti idrogeno e ossigeno. La reazione elettrochimica richiede metalli preziosi come platino, iridio o rutenio come catalizzatori. Come si possa migliorare il riciclaggio di questi metalli è stato studiato per tre anni da un progetto di ricerca europeo con la partecipazione della TU Bergakademie Freiberg.

"Poiché i costosi metalli preziosi nelle celle di elettrolisi non possono ancora essere completamente sostituiti da altri materiali altrettanto efficienti, la sfida è recuperarli senza perdite. E questo preferibilmente con una lavorazione rispettosa dell'ambiente", spiega il responsabile del progetto Prof. Alexandros Charitos della TU Freiberg. Lavorazione più rispettosa dell'ambiente dei materiali catalitici a fine vita Il team si è concentrato sui cosiddetti metodi di riciclaggio idrometallurgici. Si tratta di trasferire il materiale catalitico in una soluzione acquosa e successivamente recuperarlo come sale o metallo in una forma solida quanto più pura possibile. "Il recupero dei diversi strati catalitici dai metalli preziosi, il cuore dell'elettrolizzatore a membrana a scambio protonico (elettrolizzatore PEM), ha finora richiesto una fase di processo ad alta intensità energetica e potenzialmente dannosa per l'ambiente. "Nel progetto Recycalyse, stiamo perseguendo un processo di riciclaggio in cui gli strati catalitici vengono separati dalla membrana contenente fluoro", spiega la Dott.ssa Lesia Sandig-Predzymirska. I metalli preziosi negli strati catalitici preconcentrati possono quindi essere riciclati con agenti di lisciviazione più delicati e più rispettosi dell'ambiente. "Questo produce materiali di partenza che possono essere utilizzati direttamente per la produzione di nuovi elettrocatalizzatori per chiudere il ciclo dei materiali", spiega il ricercatore.

Un catalizzatore di nuova concezione composto da iridio e rutenio si è rivelato il più efficiente per la reazione di sviluppo dell'ossigeno sul lato anodico della cella. Un ossido di stagno drogato con antimonio fungeva da materiale di supporto per i metalli al posto del carbonio. "Abbiamo sviluppato e brevettato un processo idrometallurgico utilizzando sostanze chimiche a basso costo per recuperare in modo efficiente i complessi di rutenio preziosi per l'industria", afferma la dott.ssa Lesia Sandig-Predzymirska. I complessi di rutenio non vengono utilizzati solo nell'industria chimica per la produzione di catalizzatori, ma vengono utilizzati anche in molti altri campi come l'industria elettronica, la medicina, la biologia, la nanoscienza e la produzione di celle solari. Insieme a un processo di separazione di nuova concezione dei singoli ioni metallici, il team ha ottenuto un recupero di oltre il 90% dei metalli preziosi contenuti.

Poiché lo stoccaggio dell’idrogeno derivante dall’elettrolisi dell’acqua è un elemento importante per la transizione energetica, i materiali degli elettrodi sono attualmente al centro della ricerca. Oltre all'efficienza e alla disponibilità dei materiali, il progetto "Recycalyse" si concentra soprattutto sulla loro riciclabilità nel senso dell'economia circolare. È guidato dal Danish Technological Institute e supportato da altri nove partner (TU Bergakademie Freiberg, Fraunhofer ICT, Sustainable Innovations, TWI, Blue World Technologies, Università di Berna, Prüfrex, HyCentA Research GmbH e Accurec). Fino alla fine di settembre 2023, "Recycalyse" sarà sostenuto con un totale di 5,5 milioni di euro dal programma di ricerca e innovazione Horizon 2020 dell'Unione Europea in base alla convenzione di sovvenzione n. 861960.

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