In un mondo che intende diventare sempre più sostenibili, l’energia elettrica si sta rivelando il nuovo carburante per le auto. In tal senso, le batterie agli ioni di litio sono l’attuale punto di riferimento per l’industria automobilistica, in quanto sostituiscono la benzina o il diesel, che emettono CO2, per alimentare il motore. Si prevede un’evoluzione di queste batterie, soprattutto in Europa.
Durante il caricamento, una batteria immagazzina energia e poi, quando si scarica, è in grado di tramutare l’energia chimica (derivante dalle reazioni dei metalli che la compongono) in energia elettrica con la circolazione degli elettroni tra due elettrodi, ciascuno di un metallo diverso, uno negativo (l’anodo) e l’altro positivo (il catodo). Essi sono immersi in un liquido conduttore: l’elettrolita, che contiene litio.
Le batterie agli ioni di litio
Attualmente il modello di riferimento per l’industria automobilistica mondiale è la batteria agli ioni di litio, i cui due tipi più comuni sono Nmc (nichel-manganese-cobalto) e Lfp (litio-fosfato di ferro). Le Nmc hanno una durata inferiore ma una densità energetica superiore alle Lfp. L’estrazione di nichel e manganese, due materiali necessari per le batterie NMC, è inoltre più dannosa per l’ambiente. Esistono altre grandi famiglie di batterie al litio, tra cui le batterie Nca (nichel-cobalto-alluminio), utilizzate anche dall’industria automobilistica. I quattro metalli strategici sono litio, cobalto, nichel e manganese per immagazzinare grandi quantità di energia in un formato compatto.
Secondo BloombergNEF, la Cina domina l’approviggionamento di queste risorse, in quanto controlla il 75% della raffinazione del litio e il 50% del cobalto. In Europa sono stati annunciati progetti per impianti di assemblaggio di batterie, ma il vecchio continente “non ha capacità di produzione di componenti e materiali di base“, ha lamentato Christophe Pillot, direttore della società di consulenza specializzata Avicenne Energy, alla fine del 2022.
La catena di produzione delle batterie e il riciclo
“Ci sono pochi produttori di catodi, a parte Umicore e, in misura minore, Basf. Non ci sono anodi o elettroliti. E ancora meno minerali e raffinerie! Con il suo Critical raw materials act” presentato a marzo, che prevede partenariati strategici per l’importazione e una piattaforma di acquisto comune, l’Unione Europea spera di porre rimedio a questa situazione, incoraggiando la creazione di progetti di estrazione e di impianti di raffinazione e riciclaggio sul territorio europeo.
Alla Tesla, il peso di una batteria varia da 400 a 600 kg, a seconda della versione. Più la batteria è pesante, più metalli contiene e maggiore è la sua autonomia, che può superare i 500 km. Per un’auto di fascia media, il peso di una batteria è compreso tra 250 e 350 kg, secondo il sito web Izi, creato da Edf per aiutare i privati a compiere la transizione. La batteria di una Renault Zoe, ad esempio, pesa 326 kg. Ma per essere il più possibile economici, i veicoli devono anche essere più leggeri.
I pericoli delle batterie agli ioni di litio
Come afferma Paul Poulain, specialista in rischi industriali, le batterie agli ioni di litio “possono diventare pericolose quando invecchiano e si riscaldano“. Poulain richiede al governo francese che avvengano “cambiamenti normativi“, in modo che vengano adeguatamente regolamentate le condizioni di stoccaggio e di trasporto delle batterie, al fine di evitare incendi come quello che ha devastato un magazzino di Bolloré Logistics a Rouen nel mese di gennaio.
Quando bruciano, rilasciano acido fluoridrico, che è corrosivo e decalcifica il corpo umano. Non devono essere gettati nei cassonetti della spazzatura, ma riciclati. Per riciclare, i metalli devono essere separati e selezionati. Il primo passo consiste nel frantumare gli anodi e i catodi. Il risultato è una polvere nera chiamata “massa nera“, che viene poi raffinata con vari processi: cernita densimetrica in base alle dimensioni per recuperare le particelle di rame o alluminio, quindi processi idrometallurgici che utilizzano solventi in soluzione per decantare ogni metallo uno per uno.
Il riciclaggio
Poiché in Europa non esistono impianti di riciclaggio delle batterie, la “massa nera” viene esportata negli Stati Uniti o in Asia. Julien Masson, direttore della strategia del gruppo minerario francese Eramet, stima che “il 95% dei principali metalli presenti nelle batterie agli ioni di litio possa essere riciclato in Europa entro “circa 15 anni“, per evitare di importare nuovamente i metalli. Eramet aprirà quest’estate un impianto pilota di riciclaggio vicino a Parigi.
Anche l’altro gruppo minerario francese, Orano, sta testando le proprie soluzioni di riciclaggio a Bessines-sur-Gartempe (Haute-Vienne). Altrove in Europa, all’inizio di maggio il gruppo minerario svizzero Glencore ha annunciato il progetto di un “polo europeo” per il riciclaggio delle batterie in Sardegna (Italia), in grado di trattare fino a 70.000 tonnellate di massa nera all’anno entro il 2027.
La batteria litio-zolfo
Per aumentare l’autonomia delle batterie evitando il rischio di incendi, l’azienda taiwanese ProLogium, che aprirà uno stabilimento in Francia entro il 2030, punta su una tecnologia di batterie “solide” che si distingue per l’elettrolita solido. Il separatore – l’elemento chiave del funzionamento di una batteria – è realizzato in ceramica anziché in polimero, il che rende la batteria molto più resistente agli urti, meno incline ai cortocircuiti e quindi meno propensa a prendere fuoco.
Come la batteria al litio-zolfo, anch’essa in fase sperimentale, offre ai veicoli una maggiore autonomia ed è più leggera di quella agli ioni di litio. Un altro vantaggio è che i materiali necessari per la loro produzione possono essere reperiti in Europa e la loro estrazione è meno dannosa per l’ambiente rispetto a quella del cobalto, del manganese o del nichel.
