In molte città i rifiuti di plastica, vetro, acciaio e alluminio sono raccolti tutti assieme. Come avviene la separazione automatica di questi materiali, prima del riciclaggio?

Le lattine in lamiera di acciaio sono le più facili da separare e le prime a essere recuperate, per mezzo di elettromagneti o magneti permanenti che le attraggono. Per prelevare le lattine di alluminio, che invece restano mescolate agli altri rifiuti, serve un altro trattamento, ancora magnetico, ma basato sulle correnti indotte.

I separatori ad induzione detti anche separatori a correnti parassite, a correnti indotte o a correnti di Foucault della Cogelme, sono macchine innovative e molto utili, che permettono di ottenere un’eccellente separazione dei metalli non ferrosi (alluminio, rame, ottone, ecc.), dei materiali inerti  (vetro, pietre, plastica, carta, legno, ecc.) e delle più piccole parti di metalli ferrosi che possono sfuggire ai tradizionali separatori magnetici. E’ infatti possibile ottenere 3 tipologie di materiali ben separati l’uno dall’altro.

Il principio di funzionamento del separatore a induzione è basato sull’azione delle correnti di Foucault (o correnti parassite) generate nei metalli non ferrosi da un campo magnetico alternato ad alta frequenza. Il metallo viene separato dall’inerte per repulsione. Il nastro trasporta il materiale di processo sul rotore magnetico interno dove il non ferroso viene lanciato in avanti mentre l’inerte cade liberamente.

La qualità della separazione offerta da queste macchine è direttamente proporzionale al rapporto tra la conducibilità elettrica e il peso specifico del materiale da separare.

L’alluminio è un buon conduttore elettrico ed è facilmente attraversato da correnti parassite quando è immerso in un campo magnetico che varia nel tempo: la macchina che sfrutta questa proprietà per separare l’alluminio dalla plastica, dal vetro e dagli altri materiali isolanti è chiamata separatore a induzione.

Come mostra lo schema sottostante, un separatore a induzione è un nastro trasportatore che scorre su due rulli. Il flusso dei materiali mescolati arriva sul nastro a un’estremità e viene smistato in getti distinti all’altra estremità.

Qui, all’interno del rullo su cui gira il nastro, si trova l’elemento essenziale del sistema: un rotore che sostiene rigidamente una serie di magneti a barra disposti a raggiera. Il rotore non è fissato al rullo e gira molto più rapidamente. Facendo ruotare i magneti, esso fa variare il campo magnetico nella zona circostante.

I corpi non metallici, che non risentono del campo magnetico e delle sue variazioni, quando giungono in fondo al nastro cadono per gravità in un recipiente; i pezzi di metallo, invece, a causa delle correnti parassite presenti al loro interno, subiscono una forza magnetica repulsiva e cadono più lontano, in un recipiente separato.

Perché l’interazione tra i magneti del rotore e le correnti parassite è repulsiva?

All’inizio, i pezzi di alluminio posti sul nastro sono in una zona priva di campo magnetico; poi entrano nel campo dei magneti e sono attraversati da un flusso di campo magnetico che varia rapidamente nel tempo: secondo la legge di Lenz, allora, le correnti indotte scorrono in modo da generare un campo opposto a quello dei magneti. In sostanza, i pezzi di alluminio percorsi da correnti parassite subiscono la stessa forza di repulsione che abbiamo descritto, in base al modello delle correnti microscopiche, per le sostanze diamagnetiche: però, nell’alluminio le correnti parassite sono macroscopiche e creano forze molto più intense (infatti esse sovrastano la debole attrazione a cui l’alluminio è soggetto per il fatto di essere paramagnetico).

Il separatore a induzione non funziona solo per l’alluminio, ma per tutti i metalli non ferromagnetici. Tuttavia, il riciclaggio dell’alluminio ha un’importanza economica particolare, perché fa risparmiare energia.

Ogni anno, il mondo usa 20 milioni di tonnellate di alluminio e, per ogni kilogrammo di nuovo alluminio prodotto dalla bauxite per elettrolisi, si spendono circa 260 MJ di energia; per riscaldare e fondere 1 kg di alluminio riciclato, invece, sono sufficienti una decina di megajoule di energia. Il risparmio resta significativo anche se al bilancio si aggiunge la spesa energetica per la separazione dell’alluminio dai rifiuti.

Link utili

• Arduino UNO R3
• Elegoo UNO R3
• Arduino Starter Kit per principianti
• Elegoo Advanced Starter Kit
• Arduino Nano