Piccoli apparecchi, grandi sfide: riciclare le sigarette elettroniche

Le sigarette elettroniche vengono raccolte insieme alle batterie e quindi trasportate come merce pericolosa in appositi fusti di acciaio. In una fase intermedia confluiscono in tali fusti anche le sigarette elettroniche provenienti dalla raccolta diretta, al fine di garantire un trasporto sicuro. Queste misure di sicurezza servono perché le batterie agli ioni di litio integrati presentano un elevato rischio di incendio in caso di danni meccanici o cortocircuiti. Le batterie agli ioni di litio possono incendiarsi in brevissimo tempo. Le cause sono da ricondurre alla loro elevata densità energetica, alla reattività chimica del litio e all’elettrolita organico che contengono. Quando una batteria agli ioni di litio prende fuoco, l’incendio produce ulteriore ossigeno: la batteria continua a bruciare anche in assenza di aria.

Scomporre le sigarette elettroniche senza provocare incendi

L’elevato grado di integrazione delle batterie agli ioni di litio nelle sigarette elettroniche rende spesso difficile separarli dalla custodia. La sfida principale nel riciclaggio delle sigarette elettroniche consiste quindi nello scomporre gli apparecchi con le batterie agli ioni di litio che contengono, senza provocare incendi.

Nel processo di riciclaggio attuale, le sigarette elettroniche vengono inizialmente separate manualmente dagli altri tipi di batterie. Poi gli apparecchi subiscono uno stoccaggio temporaneo controllato in un bagno d’acqua per un periodo di circa una settimana (Figura 4). Questa misura consente di scaricare quasi completamente le batterie agli ioni di litio riducendo in modo significativo il rischio di incendio. Una volta completato lo scaricamento, l’acqua viene evacuata e le sigarette elettroniche vengono avviate al trattamento meccanico. In questa fase del processo emergono gli aromi precedentemente menzionati quando, durante la frantumazione, vengono rilasciati i residui di liquido rimasti negli apparecchi.

Gli apparecchi vengono frantumati aggiungendo acqua, per evitare che si creino fonti di ignizione durante il processo. Di conseguenza, al termine della frantumazione la miscela frantumata è umida. Affinché la separazione avvenga correttamente, occorre essiccare nuovamente la miscela. Si esegue poi la separazione in frazioni, che vengono riciclate o recuperate dagli incaricati esterni del trattamento. Le frazioni generate sono: massa nera, frazioni di metalli non ferrosi, frazioni infiammabili e una frazione mista dei componenti elettronici e delle custodie, che viene ulteriormente trattata in un’azienda di riciclaggio degli apparecchi elettrici.

Certificazione come riciclatore SENS

Per la concessione della licenza di riciclatore SENS, il trattamento deve venire approvato con un esperimento in batch secondo la norma EN 50625. Per l’esperimento in batch vengono processate cinque tonnellate di sigarette elettroniche, in base alla capacità dell’impianto di riciclaggio. Durante un esperimento in batch vengono rilevati tutti i pesi in ingresso e in uscita, in modo da redigere un bilancio di massa completo del processo di trattamento. L’impianto di riciclaggio deve dimostrare l’ulteriore trattamento di tutte le frazioni generate. Gli acquirenti delle frazioni devono indicare con quale procedura le tratteranno e quali materie prime secondarie si otterranno. Tali dichiarazioni degli acquirenti devono specificare la percentuale in peso dei materiali ottenuti e come essi verranno trattati dagli acquirenti successivi. Il controllo completo dei percorsi di smaltimento consente di calcolare con un software specialistico le percentuali di riciclaggio e di recupero delle sigarette elettroniche.

Batrec Industrie AG ha eseguito questo esperimento in batch alla fine del 2025. Il processo con aggiunta di acqua in fase di frantumazione e successiva essiccazione ha imposto requisiti speciali relativamente al bilanciamento dei materiali in ingresso e in uscita. Non essendo possibile determinare con precisione le aggiunte e le perdite di acqua caratteristiche dal processo, si sono rese necessarie numerose pesature delle frazioni intermedie. Inoltre, il software «RepTool» per la valutazione degli esperimenti in batch non è progettato per bilanciare accuratamente le aggiunte di acqua e l’evaporazione durante il processo. In fase di valutazione, anche questa limitazione ha richiesto attente riflessioni sull’inclusione dell’acqua di processo, affinché il bilancio finale risultasse corretto. Il bilanciamento dei materiali in ingresso e in uscita dal trattamento, condotto durante l’esperimento in batch, ha confermato che il processo soddisfa pienamente le prescrizioni di SENS.

L’esperimento in batch ha prodotto risultati importanti. Sono state determinate le percentuali dei diversi elementi nella massa nera. È stato riscontrato che il cobalto è presente nella massa nera in concentrazione significativamente maggiore rispetto al litio, che dà il nome alle batterie. È stata analizzata anche la purezza delle altre frazioni ottenute. I risultati dovrebbero consentire di ottimizzare ulteriormente il processo in futuro. È emerso infine che il tasso di riciclaggio può dipendere in modo significativo dagli acquirenti. Non tutti gli incaricati del trattamento successivo recuperano gli stessi materiali riciclabili dalla massa nera.  Il tasso di riciclaggio può quindi variare anche in base all’acquirente.

Le analisi degli elementi, con spettrometria di massa a plasma accoppiato induttivamente (ICP-MS) e con fluorescenza a raggi X (impronta XRF), hanno consentito di esaminare in modo esemplare le differenze tra i due metodi di misurazione. È stato osservato che i due metodi possono differire notevolmente nella determinazione delle quote di massa. Nella figura XY sono riportate le differenze tra l’analisi degli elementi con spettrometria e con XRF; il risultato dell’analisi degli elementi con spettrometria è stato fissato al 100 % e il risultato con l’impronta XRF è stato calcolato in percentuale rispetto a tale valore. La rappresentazione grafica mostra che i contenuti di rame, ferro e cadmio con l’impronta XRF sono stati misurati per circa la metà del valore riscontrato con l’ICP-MS. I risultati dei due metodi per nichel e cobalto nel campione 1 coincidono. Nel secondo campione, invece, il valore del cobalto misurato con l’impronta XRF era maggiore del 50 % circa rispetto all’ICP-MS. È noto che l’impronta XRF fornisce risultati imprecisi, motivo per cui il laboratorio li definisce «semi-quantitativi». Punto di forza dell’impronta XRF è che mostra a bassi costi gli elementi attesi in un campione. Per determinare con precisione la quota di massa è però necessaria un’analisi con lo spettrometro di massa.

Conclusioni

Risulta chiaro che il riciclaggio delle sigarette elettroniche è tecnicamente impegnativo, ma fattibile. Il successo dell’esperimento batch dimostra che è possibile un trattamento conforme alle norme con un bilancio di massa tracciabile e che si possono recuperare materie prime preziose come cobalto, nichel e rame.

Con l’ulteriore crescita del mercato, la raccolta coerente delle sigarette elettroniche assume un’importanza sempre maggiore. Solo se le sigarette elettroniche vengono sistematicamente conferite alle strutture di ritiro previste, è possibile minimizzare i rischi per la sicurezza, migliorare il tasso di riciclaggio e gestire le risorse in modo sostenibile nel ciclo.