L’industria dei veicoli elettrici cresce, così come la domanda di batterie, che oggi sono del tipo agli ioni di litio. Secondo gli analisti del settore, la produzione globale stimata di batterie agli ioni di litio usate raggiungerà i 2 milioni di tonnellate all’anno entro il 2030. Questi popolari accumulatori contengono metalli preziosi e altri materiali che possono essere recuperati, lavorati e riutilizzati. Ma non è ancora una pratica diffusa in tutto il mondo. In Australia, ad esempio, solo il 2-3% delle batterie viene raccolto e inviato all’estero per essere riciclato.
- Qual è la sfida?
Il Dipartimento dell’Energia degli Stati Uniti (DOE) ha aperto solo di recente il suo primo centro di ricerca e sviluppo sul riciclo delle batterie, il ReCell Centre. A gennaio, il DOE ha anche annunciato il Battery Recycling Prize da 5,5 milioni di dollari, che incoraggia gli imprenditori a ideare modi innovativi per raccogliere, immagazzinare e trasportare le batterie agli ioni di litio usate ai centri di riciclaggio. Questo è un primo passo per il loro riutilizzo. Ma poiché la maggior parte delle batterie riciclate viene fusa ed estratta, o fusa, realizzare questo compito diventa una sfida. I grandi impianti commerciali in Asia, Europa e Canada consumano una quantità significativa di energia. Gli impianti sono costosi da costruire e gestire, richiedono attrezzature sofisticate per il trattamento delle emissioni di fusione, ma non recuperano tutti i materiali delle batterie. Infine, ma non meno importante, le forti fluttuazioni dei prezzi delle materie prime delle batterie gettano un’ombra sull’economia del riciclaggio.
Inoltre, le batterie agli ioni di litio contengono “un’ampia varietà di materiali in continua evoluzione, il che rende difficile il riciclaggio”, afferma Liang An, specialista del riciclaggio delle batterie. Ogni cella contiene un catodo, un anodo, un separatore e un elettrolita. Ciascuna di queste parti può essere costruita con diverse combinazioni di materiali e quindi anche la chimica della batteria complica il riciclaggio.
Se consideriamo l’industria automobilistica, i grandi pacchi batteria che alimentano i veicoli elettrici possono contenere migliaia di celle organizzate in moduli. Anche i sensori, i dispositivi di sicurezza e i circuiti che controllano il funzionamento della batteria sono inclusi nei pacchi, aggiungendo un ulteriore livello di complessità e di costo allo smontaggio e al riciclaggio.
- Quali sono i vantaggi?
Tuttavia, il riciclaggio ha il potenziale di ridurre i rifiuti in discarica e di risparmiare denaro. Secondo Zhi Sun dell’Accademia cinese delle scienze, le batterie interrate possono disperdere cobalto, nichel, manganese e altri metalli nel suolo e nelle acque sotterranee, mettendo in pericolo gli ecosistemi e la salute umana. Lo stesso vale per i sali di fluoruro di litio (LiPF6), che sono anche solubili nei solventi organici utilizzati negli elettroliti delle batterie.
Non trascurabile è anche la possibile riduzione del processo produttivo, che potrebbe incidere sulle riserve geologiche di alcuni metalli fino al 2050. L’estrazione di minerali di solfuro metallico per la produzione di metalli per batterie richiede molta energia ed emette SOx, che può causare piogge acide.
I componenti di una batteria agli ioni di litio hanno un valore e possono essere recuperati e riutilizzati. Attualmente, la maggior parte dei riciclatori recupera solo i metalli. La lavorazione idrometallurgica, praticata commercialmente in Cina, offre un’alternativa a minor consumo di energia. Il processo dell’azienda prevede la rimozione dell’elettrolita con anidride carbonica supercritica, quindi la frantumazione della cella e la separazione fisica dei componenti. In questo modo è possibile recuperare e riutilizzare i materiali della batteria senza costosi processi di lavorazione. In particolare, più composti monometallici che devono essere combinati per ottenere nuovo materiale catodico. In Europa, la Germania, Volkswagen Group Components, si imbatte in un processo meccanico: Una volta che la batteria entra nel processo di riciclaggio, viene prima svuotata e smontata. Viene prodotta la cosiddetta “polvere nera”, che contiene preziosa grafite oltre a litio, manganese, cobalto e nichel.
Il materiale può essere utilizzato come materia prima secondaria per la costruzione di nuove batterie.
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Fonti:
https://cen.acs.org