Il riciclo delle batterie agli ioni di litio è una sfida che può fare la differenza per un futuro a basse emissioni. Un’azienda americana ha trovato una soluzione.
Le batterie agli ioni di litio sono fondamentali per un futuro a basse emissioni. La domanda delle loro materie prime (litio, cobalto, nichel e rame) è destinata a crescere in modo consistente.
Ascend Elements è un’azienda statunitense che ricicla i metalli delle batterie rivendendo materiali catodici più efficienti ai produttori.
Tra difficoltà di disassemblaggio e bassi tassi di raccolta e riciclo, la gestione dei rifiuti delle batterie in Europa è ancora una questione aperta.
Nelle conversazioni che gravitano attorno al concetto di transizione energetica è impossibile non sentirle nominare almeno una volta. Le batterie agli ioni di litio, utilizzate per l’auto elettrica e lo stoccaggio di energia, sono essenziali per la decarbonizzazione dell’economia globale. Ci si chiede però se la quantità di metalli (cosiddetti raw materials) che compongono le batterie sia sufficiente a coprire la crescente domanda. In uno scenario a zero emissioni nette entro il 2050, si stima che la richiesta di litio aumenterà del 2.000 per cento. Quella di cobalto crescerà di circa il 600 per cento, quella di nichel del 300 per cento e quella di rame di quasi il 200 per cento.
Always worth watching energy/transport inflection points. Photovoltaics became the demand driver of polysilicon; electric vehicles became the demand driver of lithium-ion batteries; now, EV batteries are the demand driver for cobalt h/t @reillybrennanhttps://t.co/J4kBbHWPi8pic.twitter.com/juv8XfRosf
Anche a causa della guerra in Ucraina, i prezzi di questi metalli stanno subendo un’impennata significativa. Con una Cina dominante nel mercato dei veicoli elettrici, Europa e Stati Uniti dovranno puntare su soluzioni di recupero e riciclo delle batterie e dei materiali che le compongono. Se da una parte è sempre più importare progettarle con un approccio circolare (ecodesign), dall’altra anche l’innovazione può risolvere tanti problemi.
L’innovativo upcycling delle materie prime critiche
Piuttosto che riciclare l’intero componente catodico delle batterie (che con il tempo si degrada) come fanno i concorrenti, l’azienda statunitense Ascend Elements ha sviluppato un processo di upcycling che recupera i metalli rimettendoli in circolo nella supply chain. I materiali catodici rigenerati poi vengono venduti “su misura” così che i produttori di batterie possano richiedere diverse concentrazioni di nichel, cobalto e manganese a seconda delle esigenze.
In pratica l’innovativo processo, brevettato come hydro-to-cathode, distrugge le batterie esaurite trasformando i rifiuti in una sabbia nerastra. Dopo aver rimosso tutte le impurità – tra cui pezzi di plastica, alluminio e rame – si ricavano nichel, cobalto e litio. Quei metalli che costituiscono il catodo di una batteria.
“Recuperiamo i metalli delle batterie agli ioni di litio e li trasformiamo in materia prima molto utile ai produttori” ha dichiarato alla stampa Michael O’Kronley, Ceo di Ascend Elements. “Compensando l’estrazione mineraria necessaria alla produzione di batterie tradizionali, siamo in grado di ridurre del 93 per cento la carbon footprint. È un processo complesso, ci sono voluti decenni per perfezionarlo”.
Oltre a fare upcycling, la tecnologia ha un altro vantaggio. Secondo uno studio pubblicato sulla rivista scientifica Joule, le batterie realizzate con i metalli riciclati di Ascend Elements hanno un ciclo di vita che supera del 50 per cento quello delle batterie tradizionali e si caricano più velocemente; nello specifico, la capacità di alimentazione aumenta dell’88 per cento.
Che fare invece quando ci sono batterie diverse, progettate male e quindi poco riciclabili? Per risolvere questa criticità, il Parlamento europeo ha proposto un nuovo regolamento in sostituzione della vecchia direttiva 2006/66/Ce. L’obiettivo è quello di rendere circolari le batterie di elettrodomestici, smartphone e mezzi di trasporto, tutto questo entro il 2024. “Dovranno essere progettate in modo che i consumatori e gli operatori indipendenti possano rimuoverle da soli in modo facile e sicuro” si legge nella proposta.
Il problema è reale. In Europa ogni anno si generano oltre1,9 milioni di tonnellatedi rifiuti di batterie che, attualmente, non sono progettate per essere recuperate a fine vita: pertanto, è difficile anche estrarle dalle apparecchiature e disassemblarle. Diversamente dal metodo “distruttivo” di Ascend Elements, però, la ricerca si sta concentrando più sul disassemblaggio automatico dei componenti. Per ora quest’operazione si svolge a mano in laboratorio; rendere scalabile questo metodo, pertanto, rimane una sfida complessa.
Secondo uno studio di Eurobat, i tassi di raccolta e riciclo più elevati vengono raggiunti dalle batterie al piombo per autoveicoli (99 per cento). Bassi, invece, i tassi di raccolta delle batterie portatili: nel 2018 solo il 48 per cento di quelle vendute in Europa è stato raccolto per il riciclo e ciò si traduce nella perdita di grandi quantità di risorse preziose. Secondo i dati della Commissione europea, il riciclo è più orientato al recupero di cobalto, nichel e rame, considerati economicamente più preziosi, con un’efficienza stimata del 95 per cento per cobalto e nichel e dell’80 per cento per il rame. Tuttavia, resta molto basso il volume dei metalli recuperati che vengono poi utilizzati per la produzione di batterie. Solo il 12 per cento di alluminio, il 22 per cento di cobalto, l’8 per cento di manganese, 16 per cento del nichel utilizzato nell’Ue viene effettivamente inserito in un circuito di upcycling.
Il riciclo delle batterie, specie quelle agli ioni di litio, è un mondo in continua evoluzione. L’innovazione e un approccio circolare possono mitigare l’impatto climatico di materie prime che sono già protagoniste della transizione energetica.
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