Biomining e Biosorption: recupero di metalli critici da minerali a basso grado di concentrazione e rifiuti

La crescente domanda di metalli critici originata dallo sviluppo di nuove tecnologie, soprattutto delle cosiddette “low-carbon Technologies” così come dell’industria automobilistica e dei dispositivi elettronici e biomedici, ha causato un esaurimento delle risorse e un accumulo di metalli nell’ambiente e nei rifiuti. Il continuo aumento dello sfruttamento di tali risorse ha portato alla necessità di sviluppare metodi innovativi, in grado di consentire un recupero di questi metalli economico ed ecologico. Con la definizione metalli critici si intendono alcuni elementi essenziali per lo sviluppo economico e caratterizzati da una scarsa disponibilità. L’Unione Europea ha definito una lista di 20 materie prime critiche che include: i metalli del gruppo del platino (PGMs), le terre rare (REEs) e altri metalli industriali come il rame, il cobalto e il tellurio. I metalli critici vengono adoperati come costituenti essenziali nelle componenti elettroniche e nelle tecnologie per l’energia green, ma sono disponibili in scarsa abbondanza o si trovano in poche regioni geografiche. Esiste quindi una seria preoccupazione che la domanda di questi elementi superi l’attuale offerta entro pochi anni. Il biomining e il biosorption sono delle tecniche che sfruttano l’interazione di microorganismi e di biomasse con i metalli, sviluppate in questo contesto al fine di sfruttare in modo efficiente risorse secondarie. Questi metodi risultano essere più economici, in quanto necessitano di minore fabbisogno energetico e di minore investimento di capitale. Il biomining e il biosorption sono anche un’alternativa ecologica alla convenzionale pirometallurgia e alla metallurgia chimica, presentando un ridotto impatto ambientale dovuto alle minori temperature coinvolte e alla minore impronta ecologica. Quest'ultimo aspetto è dovuto alla natura dei principali microrganismi coinvolti, i quali essendo autotrofi, fissano l’anidride carbonica all’incirca allo stesso modo delle piante verdi, al contrario delle operazioni di fusione che ne emettono in atmosfera in grandi quantità. Il biomining è ben consolidata come tecnologia di nicchia per l'estrazione di metalli di base da minerali polimetallici, poco concentrati e per l’estrazione dell’oro da minerali refrattari. Risulta essere quindi un metodo particolarmente abile nel processare economicamente e tecnicamente risorse di metalli critici alternative. Le compagnie minerarie stanno già sfruttando ampiamente su larga scala il biomining per l’estrazione del rame e per il pretrattamento dei minerali contenenti oro. Il biosorption, invece, presenta un grande potenziale nel competere con le tecnologie convenzionali per il trattamento delle acque reflue contaminate dai metalli critici. I biosorbenti sono preparati da materiali di scarto o utilizzando tecniche di coltivazione a basso costo, rendendo quindi il processo economicamente vantaggioso e rispettoso dell’ambiente. In futuro si prevedono applicazioni in generale nelle tecnologie di riciclaggio. Inoltre, tecniche moderne come: la progettazione specifica di biomolecole, funzionalizzazione superficiale e progettazione di compositi, ma anche la possibilità di attingere a nuove risorse naturali, apriranno nuove prospettive e stimoleranno gli sviluppi in questo campo di ricerca.