Le apparecchiature elettriche ed elettroniche (AEE) giunte a fine vita (es.: cellulari, PC, TV, ecc.) sono una fonte importante di materie prime. In particolar modo i circuiti stampati o PCB (Printed Circuit Board), che sono la componente indispensabile per il funzionamento delle AEE, sono composti da metalli tradizionali come il rame e l'alluminio e da metalli preziosi come oro, argento, palladio e terre rare.
Nella nuova logica dell'economia circolare un corretto recupero dei PCB consente di ottenere notevoli benefici sia dal punto di vista ambientale che dal punto di vista economico; infatti, da un lato si evita la dispersione nell'ambiente di sostanze tossiche e nocive e, dall'altro, si producono materie prime secondarie che vanno ad alimentare l'industria del riciclo riducendo inoltre i consumi energetici e le emissioni di gas serra rispetto alla produzione ex-novo del materiale.
In tale ottica, l'obiettivo del lavoro è quello di effettuare una caratterizzazione orientata al riciclo di PCB (sia tal quali sia macinati) attraverso l'utilizzo di metodi non distruttivi volti a valutare la quantità e la distribuzione spaziale dei diversi elementi chimici e ad analizzare il grado di liberazione dei metalli, al fine di ottimizzare i successivi processi di trattamento per il recupero dei metalli.
Per raggiungere tale obiettivo saranno implementate procedure basate sull'utilizzo combinato della stereomicroscopia, della microfluorescenza a raggi X (micro-XRF) e dell'analisi d'immagine iperspettrale (HSI).
Nello specifico, le analisi tramite lo stereomicroscopio consentiranno di rilevare le caratteristiche morfologiche e strutturali dei PCB, la micro-XRF consentirà di identificare i metalli presenti, di definirne la distribuzione e di valutarne il grado di liberazione infine l'analisi HSI consentirà di individuare eventuali contaminanti di materiale plastico e/o ceramico, fondamentale ai fini del controllo di qualità dei prodotti nel processo di separazione.
La ricerca presenta molti elementi di novità e originalità sia riguardo all'argomento proposto sia riguardo all'avanzato approccio metodologico che, attraverso l'utilizzo di tecniche innovative quali la micro-XRF e la HSI, consentirà di operare una caratterizzazione dei PCB provenienti da AEE giunte a fine vita. Tanto più originale e valida appare l'iniziativa in quanto faciliterebbe il recupero dei metalli preziosi presenti nei PCB. A ciò si aggiunge il fatto che essa punta alla valorizzazione di una tipologia di rifiuti cresciuti costantemente negli ultimi decenni, la cui corretta gestione consentirebbe un notevole risparmio in termini di risorse naturali, energia e quantità di rifiuti da avviare allo smaltimento.
Data l'esperienza maturata dai proponenti nello sviluppo, messa a punto e implementazione di metodologie basate sulla micro-XRF e sull'HSI in diversi settori di ricerca, in particolare quello dell'identificazione, del riconoscimento e della caratterizzazione di prodotti di scarto, le potenzialità di realizzare un avanzamento delle conoscenze sono notevoli grazie alla concreta possibilità di individuare e conoscere i metalli presenti facilitando, quindi, il loro recupero. Tale argomento è, infatti, oggetto di notevole interesse da parte della comunità scientifica internazionale, come testimoniato dai numerosi studi pubblicati negli ultimi anni relativamente all'utilizzo di tecniche di caratterizzazione.
Grazie all'applicazione di tecnologie all'avanguardia sarà possibile integrare e valorizzare informazioni note consentendo un significativo avanzamento delle conoscenze rispetto allo stato dell'arte per il riconoscimento degli scarti provenienti dai rifiuti elettronici. L'innovatività della ricerca proposta è sintetizzabile nei seguenti punti:
1. Sviluppo di strategie e logiche innovative mediante l'applicazione di tecnologie all'avanguardia per la caratterizzazione dei PCB;
2. Determinazione della dimensione da raggiungere per consentire la liberazione dei metalli d'interesse in maniera tale da stabilire il tipo di comminuzione e la regolazione da adottare durante i trattamenti di tipo meccanico/fisico.
3. Sviluppo di strategie operanti in tempo reale per il riconoscimento dei materiali presenti nei circuiti stampati provenienti dai rifiuti elettronici, al fine di progettare e implementare azioni di recupero specializzate.
È importante sottolineare come lo sviluppo di un modello di classificazione HSI, basato su analisi micro-XRF, consentirà di individuare le correlazioni esistenti tra attributi spettrali e presenza di specifici elementi a partire da questi risultati si potrebbero sviluppare delle strategie da implementare negli impianti di riciclo. Ciò permetterebbe un vantaggio in termini di tempo, rilevante da un punto di vista industriale, poiché si potrebbero utilizzare i sistemi HSI come tecnica per il controllo di qualità, ma anche come tecnica per la classificazione in linea in tempo reale, consentendo la semplificazione delle architetture e riducendo in questo modo anche i costi delle attrezzature.