Gli ingegneri del MIT hanno progettato un processo di nanofiltrazione che potrebbe rendere la produzione di alluminio più efficiente riducendo al contempo i rifiuti pericolosi.
Gli ingegneri del MIT hanno sviluppato un nuovo processo di nanofiltrazione per frenare i rifiuti pericolosi generati dalla produzione di alluminio. La nanofiltrazione potrebbe potenzialmente essere utilizzata per elaborare gli scarti di un impianto di alluminio e recuperare gli ioni di alluminio che altrimenti sarebbero fuoriusciti nel flusso di effluenti. L’alluminio catturato potrebbe quindi essere riciclato e aggiunto alla maggior parte dell’alluminio prodotto, aumentando la resa e riducendo contemporaneamente gli scarti.
I ricercatori hanno dimostrato le prestazioni della membrana in esperimenti su scala di laboratorio utilizzandola per filtrare varie soluzioni simili nel contenuto ai flussi di scarti prodotti dagli impianti di alluminio. Hanno scoperto che la membrana catturava selettivamente oltre il 99 percento degli ioni di alluminio in queste soluzioni. Se ampliata e implementata in impianti di produzione esistenti, la tecnologia a membrana potrebbe ridurre la quantità di alluminio sprecato e migliorare la qualità ambientale dei rifiuti generati dalle piante.
L’alluminio è il secondo metallo più prodotto al mondo dopo l’acciaio e il suo impiego è destinato ad aumentare ampliando il suo impatto ambientale, compreso il rilascio di sostanze inquinanti con i suoi scarti di produzione: “Questa tecnologia a membrana non solo riduce i rifiuti pericolosi, ma consente anche un’economia circolare per l’alluminio riducendo la necessità di nuove attività estrattive; risponde alle preoccupazioni ambientali e soddisfa al contempo la crescente domanda di allumini” afferma John Lienhard, docente presso il Dipartimento di ingegneria meccanica del Massachusetts Institute of Technology
Una membrana che filtra i rifiuti di criolite
Come parte della produzione di alluminio, il minerale ricco di metallo, chiamato bauxite, viene prima estratto da fosse a cielo aperto, quindi sottoposto a una serie di reazioni chimiche per separare l’alluminio dal resto della roccia estratta. Queste reazioni alla fine producono ossido di alluminio, in una forma polverosa chiamata allumina. Gran parte di questa allumina viene quindi spedita alle raffinerie, dove la polvere viene versata in vasche di elettrolisi contenenti un minerale fuso chiamato criolite. Quando viene applicata una forte corrente elettrica, la criolite rompe i legami chimici dell’allumina, separando gli atomi di alluminio e ossigeno. L’alluminio puro si deposita quindi in forma liquida sul fondo della vasca, dove può essere raccolto e fuso in varie forme.
L‘elettrolita di criolite agisce come solvente, facilitando la separazione dell’allumina durante il processo di elettrolisi del sale fuso. Nel tempo, la criolite accumula impurità come ioni di sodio, litio e potassio, riducendo gradualmente la sua efficacia nello sciogliere l’allumina. A un certo punto, la concentrazione di queste impurità raggiunge un livello critico, al quale l’elettrolita deve essere sostituito con criolite fresca per l’efficienza del processo principale. La criolite esaurita, un fango viscoso contenente ioni di alluminio residui e impurità, viene quindi trasportata via per lo smaltimento.
“Abbiamo scoperto che per un impianto di alluminio tradizionale, circa 2.800 tonnellate di alluminio vengono sprecate all’anno. Stavamo cercando modi in cui il settore può essere più efficiente e abbiamo scoperto che i rifiuti di criolite non erano stati studiati a fondo in termini di riciclo di alcuni dei suoi prodotti di scarto” conclude l’autore principale Trent Lee.
Foto Trent Lee, MIT
