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I settori produttivi dell’acciaio come principali consumatori di metallo riciclato: forni elettrici ad arco e produzione di acciaio interamente basata su rottame
I forni elettrici ad arco (EAF) richiedono esclusivamente rottame metallico riciclato per produrre acciaio di elevata qualità destinato a applicazioni avanzate. A differenza dei altiforni, che utilizzano minerale di ferro, coke e ingenti risorse energetiche, gli EAF impiegano rottami metallici e offrono una maggiore flessibilità nella produzione di diversi gradi di acciaio.
Nel contesto dei principi dell'economia circolare, i forni elettrici ad arco (EAF) riciclano non solo i rifiuti provenienti dalle costruzioni e dalla produzione industriale, ma anche i veicoli a fine vita e gli edifici demoliti. In alcuni casi, il rottame metallico viene utilizzato al 100% per la produzione di barre di acciaio per cemento armato. Grazie alla loro elevata precisione nel controllo della composizione metallurgica, gli EAF sono in grado di soddisfare rigorosi standard per i materiali da costruzione. Ciò comporta una riduzione dei costi e delle emissioni legati al trasporto.
Impatti ambientali ed economici del riciclo dell'acciaio
Passare dai tradizionali altiforni ai forni elettrici ad arco (EAF) basati sul riciclo di rottame può generare significativi benefici ambientali ed economici. La produzione di acciaio da rottame riciclato consente un risparmio del 55% di energia e una riduzione del 75% delle emissioni di CO2 per tonnellata di acciaio rispetto al percorso tradizionale basato sul ferro primario. Ciò è dovuto al fatto che le fasi estrattive, la produzione di coke, l’agglomerazione (sinterizzazione) e la riduzione del minerale nell’altoforno sono particolarmente energivore e vengono eliminate con questo approccio. I soli impianti di medie dimensioni a forno elettrico ad arco (EAF) potranno risparmiare fino a 740.000 dollari statunitensi all’anno una volta introdotta a livello globale una tassazione sul carbonio, grazie ai benefici derivanti dalla riduzione dei consumi energetici e delle emissioni. Gli attuali forni elettrici ad arco (EAF) consentiranno la decarbonizzazione del 72% della produzione statunitense di acciaio ex novo (U.S. Geological Survey, 2023).
Produzione automobilistica ed EV: impulso alla domanda di alluminio e acciaio riciclati
Riduzione del peso: alluminio riciclato in pannelli carrozzeria, telaio e involucri per batterie
L'ottimizzazione del peso degli EV è una sfida ingegneristica, e l'alluminio riciclato rappresenta una soluzione chiave. I normali pannelli della carrozzeria, il telaio, gli alloggiamenti per le batterie, nonché i sistemi di gestione termica e di sospensione devono resistere agli urti in caso di incidente e alla corrosione. I sistemi di carrozzeria e telaio realizzati in alluminio possono essere resi del 10% più leggeri, aumentando l'autonomia di un EV di circa il 13,7%. L'alluminio presenta il vantaggio distintivo di mantenere inalterate le proprie proprietà e la resistenza alla corrosione anche dopo il riciclo. L'alluminio costituisce una soluzione dominante per i sistemi di telaio e sospensione, in un contesto caratterizzato dalla riduzione del peso complessivo del veicolo e dall'aumento dell'autonomia degli EV. L'alluminio riciclato soddisfa i requisiti relativi alla gestione termica e alla resistenza alla corrosione grazie a leghe avanzate.
Catene di approvvigionamento circolari: contenuto riciclato pari al 40–50% entro il 2030
L'integrazione di metalli riciclati rappresenta un pilastro strategico per la maggior parte dei costruttori automobilistici (OEM) e il raggiungimento di una percentuale superiore al 40% di contenuto riciclato entro il 2030 è un impegno assunto dalla maggior parte degli OEM tradizionali e innovativi. Il Piano d'azione dell'Unione Europea per l'economia circolare, insieme alle iniziative statunitensi 'Buy Clean', sta accelerando gli investimenti in catene di approvvigionamento tracciabili. Ciò riduce la dipendenza dall'alluminio primario, un processo che genera tra 15 e 20 tonnellate di CO2 per tonnellata di alluminio, abbattendo contestualmente i costi di approvvigionamento e il consumo energetico del 55%. L'alluminio riciclato non è più una semplice alternativa ecologica, ma un materiale standard qualificato per i progetti delle prossime generazioni di veicoli elettrici (EV).
Edilizia e infrastrutture: edifici sostenibili realizzati con metalli ferrosi ad alto contenuto riciclato
Acciaio strutturale e armature: fino al 95% di contenuto riciclato senza compromessi sulle prestazioni
Nel settore delle costruzioni, non vi è alcun compromesso sulle prestazioni quando si utilizzano metalli ferrosi riciclati. Travi, pilastri e barre di armatura (ferri di armatura) in acciaio strutturale con un contenuto riciclato fino al 95% rispettano regolarmente e superano tutti i criteri meccanici, sismici e di resistenza al fuoco per edifici alti, ponti e altre infrastrutture critiche. Test indipendenti hanno dimostrato che i metalli ferrosi riciclati presentano la stessa resistenza a snervamento, allungamento e saldabilità dell’acciaio vergine, senza alcuna degradazione anche dopo diversi cicli di riciclo. Questo risultato è ottenuto grazie a un attento controllo della composizione chimica nei forni elettrici ad arco (EAF) e alla selezione intelligente dei rottami assistita da intelligenza artificiale, che garantisce la conformità alle norme ASTM A706 (ferri di armatura a bassa lega) e A992 (profilati strutturali). L’analisi del ciclo di vita mostra che questo tipo di acciaio consente un risparmio energetico del 75% ed evita l’emissione di circa 1,85 tonnellate di CO₂ per ogni tonnellata prodotta (Construction Materials Journal, 2023). In combinazione con un tipico vantaggio di costo del 40% rispetto all’acciaio primario, i prodotti ferrosi ad alto contenuto riciclato sono oggi un requisito standard per tutti i progetti infrastrutturali certificati LEED v4.1 e valutati secondo il sistema Envision.
Elettronica, aerospaziale ed energia rinnovabile: applicazioni di precisione di metalli riciclati ad alta purezza
Rame e leghe speciali: riciclo a circuito chiuso nei motori EV, negli inverter solari e nei componenti aeronautici
Le forme più sofisticate di riciclo ne verificano la purezza, la costanza e le prestazioni certificate nelle applicazioni di massimo valore. Il rame recuperato da apparecchiature elettroniche ed infrastrutture elettriche a fine vita viene purificato mediante un processo di affinazione elettrolitica per raggiungere una purezza superiore al 99,99%, misurata mediante spettroscopia di rottura indotta da laser (LIBS), soddisfacendo così i requisiti di conducibilità termica ed elettrica per gli avvolgimenti nei motori EV, per le barre collettrici negli inverter solari e per i cablaggi negli aeromobili. Questo processo a ciclo chiuso compensa il 40% dell’estrazione annuale di rame necessaria per soddisfare la domanda globale ed è conforme ai requisiti delle norme internazionali IEC 60228 e ASTM B172. Lo stesso processo a ciclo chiuso applicato a titanio di qualità aerospaziale e a superleghe di nichel, utilizzati nelle palette delle turbine dei motori a getto, nei fissaggi della struttura dell’aeromobile e nelle carcasse dei compressori per idrogeno, prevede la rifusione mediante fusione ad arco sotto vuoto (VAR) e fusione a scoria elettrica (ESR), garantendo una percentuale di contenuto riciclato pari al 60% pur rispettando i requisiti relativi alla resistenza a fatica e alla resistenza al fluage. Tutti questi materiali sono conformi alla norma AS9100D e sono completamente tracciabili dalla materia prima fino al componente finale, dimostrando che circolarità e affidabilità critica per la missione non sono concetti tra loro esclusivi.
Domande frequenti
Che cos'sono i forni elettrici ad arco (EAF) e quali sono i loro vantaggi nella produzione dell'acciaio?
Gli EAF sono in grado di produrre acciaio di alta qualità partendo dal 70–100% di rottame riciclato. Hanno il potenziale di ridurre il consumo energetico e le emissioni di CO₂, nonché di aumentare la flessibilità, consentendo l’impiego di una maggiore varietà di dimensioni e di composizioni più diversificate del rottame.
Perché l’alluminio riciclato è fondamentale per la produzione di veicoli elettrici (EV)?
L’alluminio, un metallo altamente riciclabile, è essenziale per la produzione di veicoli elettrici grazie al suo rapporto resistenza-peso: il suo utilizzo in componenti di grandi dimensioni, come i pannelli della carrozzeria e gli involucri degli EV, migliora l’autonomia e l’efficienza dei veicoli.
In che modo il settore delle costruzioni utilizza i metalli riciclati?
I metalli ferrosi riciclati, come l’acciaio strutturale e le barre per armature (rebar), contengono fino al 95% di materiale riciclato, soddisfano tutti gli standard meccanici e di sicurezza basati sulle prestazioni per progetti infrastrutturali critici e presentano limitazioni minime in termini di sostenibilità.
Qual è l’importanza del rame riciclato nei settori elettronico e aerospaziale?
Il rame riciclato ha un'impronta di carbonio pari a zero, viene estratto in piccole quantità e offre le stesse prestazioni nei motori per veicoli elettrici e negli inverter solari rispetto a quelli utilizzati nell’aerospaziale.
In che modo i produttori di automobili utilizzano in modo sostenibile i metalli riciclati?
I produttori supportano catene di approvvigionamento circolari mediante passaporti dei materiali tracciabili e valutazioni complete del ciclo di vita rese possibili dalla tecnologia blockchain, al fine di conformarsi alle normative relative all’uso di metalli riciclati.