Mag 152021
 

Le azioni effettuate con l’intento di preservare l’ambiente e di creare economia, passano anche attraverso il richiuso e il riciclo di buona parte dei rifiuti inorganici altamente inquinanti che la nostra società produce su scala industriale.

Vi siete mai chiesti, appunto, che fine facciano le batterie dei nostri amati cellulari quando giungono a fine del loro ciclo vitale? Immaginate quanti milioni di pezzi ogni anno finiscono in discarica, elementi che contengono al loro interno sostanze altamente inquinanti e metalli pesanti che, difficilmente possono essere smaltite con normali processi e soprattutto capaci di creare economie circolari che risultino efficienti e positive sia dal punto di vista ambientale che economico.

In Italia, una azienda di Chiampo in provincia di Vicenza, chiamata Spirit Srl acquisisce da anni le batterie esaurite per effettuarne un recupero e un riciclo sostenibile in particolare per quelle agli ioni di litio e nichel metallo idruro NiMh.

Il processo brevettato da questa azienda, è frutto di anni di studio ed è, ovviamente, coperto da segreto industriale. Prevede il riciclo delle batterie provenienti dagli smartphone, tablet, ma anche bici e auto elettriche, che devono inizialmente essere scaricate, aperte e a questo punto suddivise nei loro vari componenti. Da un lato avremo le polveri catodiche composte da ossidi di metalli quali cobalto, nichel ed altri utilizzati, poi, nel settore manufatturiero per realizzare gli smalti utilizzati nella colorazione delle piastrelle. Questo processo permette di recuperare circa l’80% della massa di ciascuna batteria e di ricavarne anche polveri di metalli come rame e alluminio. I benefici sono enormi perché da un lato si riutilizzano batterie che altrimenti andrebbero a finire in discarica con grande inquinamento per l’ambiente e dall’altro si riducono gli interventi di estrazione nelle miniere per i metalli in esse presenti, soprattutto nei paesi africani quali la Repubblica del Congo.

Attualmente l’impianto è in grado di processare e di recuperare circa 10 tonnellate di batterie gli ioni di litio in un mese ma si punta a implementare il processo e la produzione fino ad arrivare a 40 tonnellate al mese.

L’azienda, grazie a Fòrema, che è l’ente di formazione di Assindustria di Padova, è riuscita a ottenere le autorizzazioni presso l’ECHA (Agenzia Europea per le Sostanze Chimiche) necessarie per immettere sul mercato europeo i nuovi prodotti ottenuti da questo processo di recupero.

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Dic 072018
 

Fino a questo momento uno dei più grandi problemi dei cellulari moderni è stata la durata della loro batteria. Dopo al massimo 24 ore questa, per quanto nuova, dovrà necessariamente essere ricaricata, pena l’impossibilità di utilizzare il dispositivo.

Una ricerca, attualmente in corso da parte del Jet Propulsion Laboratory e dell’Istituto di Tecnologia della California (Caltech), per conto della NASA, sta sperimentando l’utilizzo del fluoruro, come carica negativa all’interno delle batterie per i dispositivi mobili. Dai risultati sperimentali, è risultato un sistema capace di durare otto volte più lungo delle batterie a ioni di litio attuali.

Il problema sorge nell’utilizzo di questo materiale che risulta essere difficile da lavorare e molto corrosivo oltre che reattivo. Il professor Robert Grubbs, Premio Nobel per la chimica nel 2005 che si sta occupando della ricerca, spiega che i primi risultati sono molto positivi e promettenti anche se c’è ancora molta strada da fare.

Altre volte si era tentato di utilizzare il fluoruro in combinazione con componenti solide, ma questo connubio funzionava solo a temperature elevate rendendo inutilizzabili tali sistemi.

Questa volta è la prima volta che una batteria al fluoruro ricaricabile riesce funzionare a temperatura ambiente. Queste batterie funzionano spostando atomi carichi chiamati ioni dal polo positivo a quello negativo e viceversa per la ricarica. Il professor Jones Simon che ha partecipato al progetto, ha affermato di aver ottenuto risultati positivi dello spostamento di atomi di fluoro carichi negativamente. Ciò che ha permesso di raggiungere questo incredibile risultato, cioè di far spostare gli ioni di fluoro a temperatura ambiente, è stato un nuovo liquido chiamato BTFE capace di mantenere il fluoruro stabile.

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Feb 222018
 
PIOMBO
DATI CONFIGURAZIONE
GALENA ASPETTO

Il Piombo, elemento metallico denso, con colore grigio-bluastro, ha simbolo Pb e numero atomico 82. Probabilmente, uno dei più antichi metalli conosciuti, il piombo veniva utilizzato dai romani per costruire tubi per la distribuzione di acqua.

Il Piombo è abbondantemente diffuso in tutto il mondo sotto forma di solfuro, nel minerale chiamato galena e in minerali di secondaria importanza come la cerussite e l’anglesite. Viene estratto mediante un processo di arrostimento e riduzione, che consiste nella conversione del piombo a ossido e nella successiva riduzione con carbone coke in fornace.

Miniera di piombo di Campo Pisano

Materiali di scarto presenti nel piombo, recuperati da vari processi industriali e quindi fusi, costituiscono un altro importante processo nella lavorazione di questo metallo. Molto spesso la galena contiene minerali preziosi come argento e oro che vengono recuperati attraverso il processo Parker, che utilizza una piccola quantità di zinco, mescolata al piombo fuso, per sciogliere i metalli preziosi.

PROPRIETA’

Il piombo metallico è tenero, malleabile, duttile è poco resistente alla trazione ed è un cattivo conduttore di elettricità. Se esposto all’aria, varia rapidamente aspetto e assume una colorazione blu-grigiastra piuttosto opaca, molto diversa dalla consueta lucentezza metallica. Fonde a 328 °C, bolle a 1740 °C, ha densità relativa 11,4 e peso atomico 207,20.

LEGHE

Miscelando il piombo con altri metalli, è possibile realizzare numerose leghe. Le più importanti sono:

  • Piombo-Arsenico
  • Piombo-Bario
  • Piombo-Bismuto
  • Piombo-Cadmio
  • Piombo-Calcio
  • Piombo-Rame
  • Piombo-Indio
  • Piombo-Litio
  • Piombo-Argento
  • Piombo-Magnesio
  • Piombo-Stagno
  • Piombo-Tellurio
IMPIEGHI

Il piombo è usato in enormi quantità nelle batterie e come rivestimento di cavi elettrici, tubi, serbatoi e negli apparecchi per i raggi X. Per la sua elevata densità il piombo trova impiego come sostanza schermante per i materiali radioattivi. Numerose leghe contenenti un’alta percentuale di piombo sono utilizzate nella saldatura, per i caratteri da stampa, per gli ingranaggi.

Batteria Proiettili Caratteri da stampa
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ANCHE NOI SCRITTORI
Alunno/i autore/i dell’articolo:
ALBERTO MUSSO
Classe e Anno: Argomento di Riferimento:
Prima I – 2017/18 METALLI
Set 202016
 

L’uso di terminali mobili, quali smartphone e tablet ha richiesto e sempre più richiederà l’uso di batterie di lunga durata e soprattutto ricaricabili. Molti sono gli studi in tal senso per riuscire a trovare la batteria perfetta per questi terminali e di molti ho scritto anche su queste pagine.

Funghi03

In questo caso, l’idea è nata da uno studente della University of South Florida il quale è riuscito per la prima volta a estrarre alcuni tipi di metalli dai residui di batterie esauste.

Sulla base di questo esperimento, un team di ricercatori guidato da Jeffrey A. Cunningham, ha combinato insieme tre diversi funghi, il Penicillium simplicissimum, l’Aspergillus niger e il Penicillium chrysogenum, che hanno permesso loro di estrarre i metalli sopra citati.

Funghi01

Questo processo consentirebbe alle case produttrici enormi risparmi, dato che è già possibile estrarre questi metalli dalle batterie esaurite ma a costo di impiegare sostanze acide e corrosive e costosi processi termici ad alte temperature.

In pratica la procedura è semplice; le batterie esauste vengono raccolte e i catodi (poli positivi) vengono polverizzati. Queste polveri vengono sottoposte all’azione combinata dei tre funghi che consentono, sviluppando acidi organici di estrarre i metalli.

Funghi02

Il vantaggio è quello di essere totalmente “green”, consentendo un recupero importante dei metalli senza processi inquinanti.

I risultati sono molto incoraggianti, infatti con i funghi si estraggono il 48% del cobalto e l’85% del litio, ma il team mira ad ottenere la migliore combinazione possibile sia per quanto riguarda la percentuale di recupero dei metalli che per quanto riguarda l’aspetto ecologico.

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Feb 082016
 

Batterie esplosive01

Le batterie sono sicuramente il tallone di Achille di tutte le apparecchiature elettriche e soprattutto degli smartphone. Tutti i produttori stanno investendo e cercando soluzioni in grado di garantire ai loro dispositivi una maggiore durata e autonomia, consci che chi raggiungerà per primo l’obiettivo acquisirà prestigio e un’enorme fetta di mercato.

Ma la durata è solo uno dei problemi delle batterie di dispositivi elettronici. Infatti, i componenti chimici con cui sono realizzate, possono causare alcune volte l’esplosione delle stesse con gravi conseguenze sia per il dispositivo che per l’utilizzatore.

I ricercatori dell’Università di Stanford stanno sviluppando in questi giorni una tecnologia che mira proprio a garantire un maggiore sicurezza a protezione degli utenti.

Lo studio è condotto sulle normali batterie agli ioni di litio, quelle utilizzate in tutti i dispositivi, composte da due elettrodi e da un gel elettrolita che trasporta le particelle tra i due poli.

In una normale batteria, una accidentale foratura o un sovraccarico, possono provocare un aumento della temperatura fino a oltre i 150°C e l’elettrolita innescare un’esplosione. I ricercatori di Stanford hanno trovato una soluzione ingegnosa ricorrendo alle nano-tecnologie e al miracoloso grafene. Una pellicola di polietilene elastico, viene rivestita con particelle di grafene e nichel e avvolge tutto il corpo della batteria. La pellicola, collegata con uno degli elettrodi consente il passaggio della corrente solo quando le particelle di nichel e grafene si toccano tra di loro. Ma a causa di un corto circuito o di un sovraccarico, la temperatura aumenta e superati i 70°C il polietilene si espande. Le particelle finiscono per allontanarsi tra di loro e non toccandosi più, spengono di fatto la batteria.

Batterie esplosive02

Non appena questa si raffredda, la pellicola plastica si contrae riportando le particelle di nichel e grafene a contatto, riaccendendo la batteria.

Il valore di espansione della pellicola, può essere modificato i base al tipo di polimero utilizzato e al numero di particelle inserite.

L’ulteriore vantaggio deriva dalla reversibilità del sistema. Infatti, altri sistemi già sviluppati in passato consentivano lo spegnimento della batteria prima del raggiungimento dei 150°C, però rendevano la batteria inutilizzabile. Questo approccio consente invece di continuare ad utilizzare la batteria anche dopo diversi cicli di stop garantendo una lunghissima durata alle stesse.

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Gen 242012
 
La myFC, azienda svedese che lavora con la tecnologia delle celle a combustibile e sviluppa soluzioni per l’alimentazione dei dispositivi elettronici portatili, metterà in commercio a partire dalla prossima primavera PowerTrekk, una batteria basata sul principio della cella a combustibile. Il dispositivo è pensato per i telefoni cellulari e altri piccoli dispositivi elettronici. Il presumibile prezzo di questo innovativo caricabatterie sarà di 199€.
La tecnologia su cui si basa PowerTrekk, è quella delle celle a combustibile già sperimentate nelle autovetture, cioè la trasformazione dell’idrogeno in energia elettrica. Il vantaggio delle celle a combustibile sta nel fatto che si ricaricano istantaneamente. Non serve corrente elettrica, prese a muro e sole, ma semplicemente una cartuccia di combustibile a cui bisogna aggiungere semplicemente acqua. A questo punto il gioco è fatto. Basta collegare il dispositivo da ricaricare, ad esempio un cellulare o una macchina fotografica, attraverso la porta USB e il caricatore PowerTrekk ricaricherà il dispositivo come se collegato alla rete elettrica.
I vantaggi a detta della stessa myFC sono diversi. Innanzitutto la cella a combustibile non è influenzata dalle condizioni atmosferiche e dalla posizione del sole. La carica è sicura ed affidabile, visto che le cartucce non si esauriscono come delle normali batterie anzi, la mantengono molto più a lungo. Infine, producono energia attraverso un processo economico e pulito.
Non ci resta che aspettare per poter acquistare questo nuovo prodigio della tecnologia moderna.

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