Innovative and sustainable strategies of urban mining

The management of a huge quantity of waste from electric and electronic equipment (WEEE) represents a critical issue for the modern society. The negative environmental and health effects due to the improperly management are combined with the loss of valuable materials. The present work focused on the recovery of metals from WEEE with particular attention to indium from end-of-life liquid crystal displays (LCD). The experimental section allowed the optimization of a process that includes an acid leaching characterized by an innovative cross-current design, followed by a cementation with zinc powder. Considering the satisfying efficiencies obtained on the lab scale, higher than 90%, the whole process was studied from an environmental point of view comparing its emissions with those produced by the current management strategies (disposal in landfilling sites, incineration and traditional recycling). A life cycle assessment (LCA) of the different scenarios proved the significant advantage of recycling ways. Moreover, the traditional recycling resulted to be the most favorable, due for both the relevant water consumption of the innovative treatment and to the low indium content in the LCD. Nevertheless, a simple water recirculation system, combined with a physical indium upgrading in the waste, make the innovative option the best choice. The simple design of the optimized process allows its implementation in a mobile plant, built within the European project, HydroWEEE. The plant mobility prevents the impacts due to the waste transport, that contributes to the 30-40% of the currently treatments. Furthermore, this advantage is combined with the possibility to treat several WEEE for the recovery of different metals. The sustainability of this approach was proved by a LCA that highlighted the positive effect also in the comparison with the primary production, with a benefit between 20 and 80%. Last, but not least, the risk for workers in the real mobile plant was assessed.

La gestione di un’enorme quantità di rifiuti da apparecchiature elettriche ed elettroniche (RAEE), rappresenta un problema rilevante per la nostra società, poichè rischi per l’ambiente e la salute umana, legati ad una scorretta gestione, sono combinati con la perdita di materiali valorizzabili. Questo lavoro ha per oggetto lo sviluppo di processi sostenibili per il recupero di metalli di valore dai RAEE: in particolare, è stata effettuata un’indagine in laboratorio mirata all’estrazione, da schermi a cristalli liquidi, di indio, un metallo recentemente classificato dalla Commissione Europea tra i “critical raw materials”. La sperimentazione ha permesso l’ottimizzazione di un processo con rese di recupero di indio superiori al 90%, basato su operazioni idrometallurgiche. E’ stato studiato inoltre il processo dal punto di vista della sua sostenibilità ambientale, confrontandone l’impatto con quello degli attuali sistemi di gestione degli schermi a cristalli liquidi . La valutazione ha evidenziato che il ciclo di gestione delle acque di processo e pre-trattamenti fisici del pannello finalizzati alla concentrazione del metallo, rappresentano dei fattori chiave per la sostenibilità ambientale del processo. Il lavoro è stato svolto nel contesto di un progetto finanziato dalla Commissione Europea nell’ambito del 7FP, denominato HydroWEEE. Tale progetto aveva per obiettivo la realizzazione di un impianto mobile, con caratteristiche flessibili per il recupero di metalli da diversi RAEE: indio da TV/monitor a cristalli liquidi, ittrio da lampade e tubi catodici, rame oro e argento da circuiti stampati, cobalto da batterie litio-ione. L’attività di ricerca è stata anche finalizzata a valutare la sostenibilità ambientale dei vari processi realizzati nell’impianto mobile, evidenziandone un generale vantaggio (tra il 20 e l’80%) rispetto alla produzione primaria dei metalli. La valutazione dei rischi per i lavoratori nell’impianto mobile conclude lo studio.