Il grande problema (irrisolto) del riciclo delle batterie al litio

Mentre il mondo cerca di elettrificare i veicoli e immagazzinare energia rinnovabile, si profila una sfida gigantesca: cosa accadrà a tutte le vecchie batterie al litio?

batterie al litio, il problema irrisolto del riciclo
Foto Unsplash | Salman Hossain Saif
newsby Giulia Martensini6 Gennaio 2022


Il futuro elettrico è molto più vicino di quanto si possa pensare. Secondo Bloomberg, i due terzi delle vendite mondiali di autovetture saranno elettriche entro il 2040. E i sistemi su scala di rete in tutto il mondo stanno crescendo rapidamente grazie all’avanzare della tecnologia di accumulo delle batterie.

Attualmente, le batterie agli ioni di litio (Li) sono quelle tipicamente utilizzate nei veicoli elettrici e per immagazzinare energia da fonti rinnovabili.Anche se questo può sembrare il percorso ideale per l’energia sostenibile e il viaggio su strada, c’è un grosso problema: le batterie al litio sono molto difficili da riciclare.

Perché riciclare batterie al litio è così difficile

Uno dei motivi è che i metodi più utilizzati per riciclare le batterie più tradizionali, come le batterie al piombo, non funzionano bene con le batterie al litio. Questi ultimi sono in genere più grandi, più pesanti, molto più complessi e persino pericolosi se smontati male.

In un tradizionale impianto di riciclaggio, le parti della batteria vengono ridotte in polvere. Quindi quella polvere viene sciolta (pirometallurgia) o disciolta in acido (idrometallurgia). Ma le batterie al litio sono composte da molte parti diverse che potrebbero esplodere se lo smontaggio non avviene con cura. E anche quando ciò accade, i prodotti non sono poi facili da riutilizzare.

L’attuale metodo di triturare semplicemente tutto e cercare di purificare una miscela complessa si traduce in processi costosi con prodotti di basso valore”, afferma Andrew Abbott, un chimico fisico presso l’Università di Leicester.

Di conseguenza, costa di più riciclarli che estrarre più litio per crearne di nuovi. Inoltre, poiché i modi economici e su larga scala per riciclare le batterie al litio sono in ritardo, solo il 5% circa viene riciclato a livello globale. Il che significa che la maggior parte andrà semplicemente sprecata, finendo per inquinare l’ambiente.
Ma con l’aumento della domanda di veicoli elettrici, come previsto, l‘impulso a riciclarne di più è destinato a colpire l’industria delle batterie e dei veicoli a motore.

Il danno ambientale del litio

Le attuali carenze nel riciclaggio delle batterie al litio non sono l’unica ragione per cui sono un problema per l’ambiente. L’estrazione dei vari metalli necessari per le batterie al litio richiede vaste risorse. Per fare un esempio pratico, sono necessari 2 milioni e 273.000 litri di acqua per estrarre una tonnellata di litio.

Nelle saline di Atacama, in Cile, l’estrazione del litio è collegata al declino della vegetazione. Oltre che alle temperature diurne più calde e all’aumento delle condizioni di siccità nelle aree di riserva nazionale. Quindi, anche se i veicoli elettrici possono aiutare a ridurre le emissioni di anidride carbonica nel corso della loro vita, la batteria che li alimenta inizia la sua vita carica di un grande impatto ambientale.

L’importanza di un riciclo corretto

Se i milioni e milioni di batterie al litio, la cui durata è di circa 8-10 anni, vengono riciclati in modo più efficiente, tuttavia, ciò contribuirà a neutralizzare tutto quel dispendio energetico. Diversi laboratori stanno lavorando per perfezionare metodi di riciclaggio più efficienti in modo che, alla fine, sarà possibile disporre di un modo standardizzato ed ecologico per riciclare le batterie al litio quando la domanda sarà alle stelle.

Dobbiamo trovare il modo di farlo entrare in quello che chiamiamo ciclo di vita circolare. Perché il litio, il cobalto e il nichel richiedono molta elettricità e molti sforzi per essere estratti, raffinati e trasformati nelle batterie. Non possiamo più trattare le batterie come usa e getta“, afferma Shirley Meng, professoressa di tecnologie energetiche presso l’Università della California, San Diego.

Migliorare il riciclaggio delle batterie al litio e, infine, rendere le loro parti riutilizzabili darà nuovo valore a quelle già disponibili. Questo è il motivo per cui gli scienziati stanno sostenendo un processo di riciclaggio diretto in grado di dare una seconda vita alle parti più preziose delle batterie al litio, come il catodo e l’anodo. Ciò potrebbe compensare in modo significativo l’energia, i rifiuti e i costi associati alla loro produzione.

E se il futuro fossero le batterie degradabili?

Alcuni scienziati stanno promuovendo un allontanamento dalle batterie al litio a favore di quelle che possono essere prodotte e scomposte in modi più ecologici. Jodie Lutkenhaus, professore di ingegneria chimica presso la Texas A&M University, ha lavorato ad esempio su una batteria composta da sostanze organiche che possono degradarsi a comando.

Molte batterie oggi non vengono riciclate a causa dei costi energetici e di manodopera associati“, afferma Lutkenhaus. “Le batterie che si degradano a comando possono semplificare o ridurre la barriera al riciclaggio. Alla fine, questi prodotti di degradazione potrebbero essere ricostituiti in una nuova batteria, chiudendo il ciclo del ciclo di vita dei materiali“.

È un argomento corretto considerando che, anche quando si smonta una batteria al litio, ci saranno ancora alcune parti che non verranno riciclate, rimanendo rifiuti. Una batteria degradabile come quella su cui sta lavorando il team di Lutkenhaus potrebbe rappresentare quindi una fonte di energia più sostenibile.

Tuttavia, ci sono una serie di sfide da affrontare per questa batteria degradabile. I materiali necessari per crearlo sono costosi e deve ancora fornire la quantità di energia necessaria per applicazioni ad alta richiesta come veicoli elettrici e reti elettriche. Ma forse la sfida più grande per le batterie degradabili è competere con la già consolidata batteria al litio.

Quale sarà il futuro delle batterie

Le batterie al litio si usano per alimentare molti dispositivi diversi, dai laptop alle auto alle reti elettriche. E la composizione chimica varia a seconda dello scopo, a volte in modo significativo. Questo dovrebbe riflettersi anche al momento del riciclo. Gli scienziati affermano che gli impianti di riciclaggio devono separare le varie batterie al litio in diversi flussi. In modo simile a si ordinano i diversi tipi di plastica durante il riciclo, per rendere il processo più efficiente.

Per quanto riguarda la produzione, i produttori di batterie e automobili stanno lavorando per ridurre i materiali necessari per costruire batterie al litio per aiutare a ridurre il dispendio energetico durante l’estrazione e i rifiuti che ciascuna batteria crea alla fine della sua vita.

 


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