Riciclo
Una fabbrica cinese di batterie per auto. STR/AFP via Getty Images 

La bomba a orologeria delle batterie usate

Entro il 2030, oltre 12 milioni di tonnellate di batterie agli ioni di litio andranno “in pensione”, mentre sulle strade di tutto il mondo circoleranno 145 milioni di veicoli elettrici. E si pensa a un "passaporto digitale" per il riuso

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Si prevede che ci saranno 145 milioni di auto elettriche, sulle strade di tutto il mondo, entro il 2030. Se la conversione alla mobilità elettrica potrebbe essere importante per la riduzione delle emissioni di gas serra, a patto che vi sia un contestuale incremento della fornitura di energia da fonti rinnovabili, tale prospettiva potrebbe però contenere una potenziale “bomba ad orologeria” ambientale, la gestione delle batterie usate e dismesse. Si prevede infatti che entro il 2030 oltre 12 milioni di tonnellate di batterie agli ioni di litio andranno “in pensione”. Se la loro fabbricazione già comporta un grande problema per le materie prime (litio, nichel e cobalto), la cui estrazione ha un fortissimo impatto sul clima, sull’ambiente e – non ultimo – sulle condizioni di lavoro e di vita di ampie fette di popolazione, il loro smaltimento potrebbe essere un ulteriore aggravio per la salvaguardia dell’ambiente.

Mentre l'industria automobilistica inizia a trasformarsi per far fronte alle richieste di auto elettriche, gli esperti dicono che ora è il momento di pianificare ciò che accadrà alle batterie alla fine della loro vita, per ridurre la dipendenza dall'estrazione mineraria e mantenere i materiali in circolazione. Una delle ipotesi più seguite è quella di fornire una “seconda vita” alle batterie stesse.

Se copiosi investimenti stanno confluendo verso aziende e startup che fondano la loro attività sul recupero delle materie prime utilizzate per la fabbricazione delle batterie, c’è chi sta invece progettando un loro uso alternativo, prolungandone la vita operativa. James Pennington, che guida il programma di economia circolare del World Economic Forum, sostiene infatti che "La cosa migliore da fare è mantenere questi sistemi in uso più a lungo”.

"C'è molta capacità delle batterie che rimangono alla fine del primo utilizzo nei veicoli elettrici", ha affermato Jessika Richter, che segue la ricerca sulla politica ambientale presso l'Università di Lund. Queste batterie potrebbero non essere più in grado di far funzionare i veicoli, ma potrebbero avere una seconda vita immagazzinando l'energia in eccesso generata da centrali solari o eoliche.

Diverse aziende stanno conducendo prove. La società energetica Enel Group sta utilizzando 90 batterie ritirate dalle auto Nissan Leaf in un impianto di stoccaggio di energia a Melilla, in Spagna, che non è servita dalla rete nazionale spagnola. Nel Regno Unito, la società energetica Powervault ha collaborato con Renault per dotare i sistemi di accumulo di energia domestici con batterie in disuso.

 

Stabilire come utilizzare le batterie agli ioni di litio dopo una prima vita nei veicoli elettrici a una seconda vita nell'accumulo di energia residenziale avrebbe un altro vantaggio: sostituire le batterie al piombo, finora più diffuse, che hanno però un’alta presenza di sostanze tossiche.

Solo il 60% circa delle batterie al piombo viene utilizzato nelle auto, ha affermato Richard Fuller, che guida l'organizzazione no-profit Pure Earth. Un altro 20% viene utilizzato per immagazzinare l'energia solare in eccesso, in particolare nei paesi africani.

Le batterie al piombo in genere durano solo circa due anni nei climi più caldi, ha affermato Fuller, poiché il calore le fa degradare più rapidamente, il che significa che devono essere sostituite frequentemente. Tuttavia, ci sono poche strutture che possono farlo in sicurezza in Africa.

Invece, queste batterie sono spesso abbandonate nell’ambiente. Il processo espone i riciclatori e l'ambiente circostante al piombo, una potente neurotossina che può danneggiare lo sviluppo del cervello nei bambini.

Le batterie agli ioni di litio potrebbero offrire un'alternativa meno tossica e più duratura per lo stoccaggio di energia, ha affermato Fuller.

"Quando una batteria è davvero alla fine del suo utilizzo sui veicoli elettrici, allora è il momento di riciclarla", ha detto ancora Pennington.

C'è un grande potenziale di sviluppo dietro il riciclaggio delle batterie agli ioni di litio. Nel suo rapporto sull'impatto, pubblicato ad agosto, Tesla ha annunciato di aver iniziato a costruire strutture di riciclaggio presso la sua Gigafactory in Nevada per gestire in questo senso le batterie di scarto.

La vicina Redwood Materials, fondata dall'ex chief technology officer di Tesla J.B. Straubel, che opera a Carson City, in Nevada, ha raccolto più di 700 milioni di dollari a luglio e prevede di espandere le operazioni. La fabbrica preleva le batterie scariche, estrae materiali preziosi come rame e cobalto; quindi, reimmette i metalli raffinati nella catena di approvvigionamento delle batterie. Tuttavia, poiché il riciclaggio diventa più comune, aumentano le grandi sfide tecniche.

Uno di queste sono i progetti complessi che i riciclatori devono affrontare per arrivare ai componenti preziosi. Le batterie agli ioni di litio sono raramente progettate pensando alla riciclabilità, ha affermato Carlton Cummins, co-fondatore di Aceleron, una startup britannica che produce batterie. Cummins e il co-fondatore Amrit Chandan hanno individuato un difetto di progettazione: il modo in cui i componenti sono collegati. La maggior parte dei componenti sono saldati insieme, il che è positivo per il collegamento elettrico, ma negativo per il riciclaggio.

Le batterie di Aceleron uniscono i componenti con elementi di fissaggio che comprimono insieme i contatti metallici. Queste connessioni possono essere decompresse e gli elementi di fissaggio rimossi, consentendo lo smontaggio completo o la rimozione e la sostituzione di singoli componenti difettosi. Lo smontaggio più semplice potrebbe anche aiutare a mitigare i rischi per la sicurezza. Le batterie agli ioni di litio che non vengono maneggiate correttamente possono comportare rischi di incendio ed esplosione

Le batterie al piombo godono di alti tassi di riciclaggio in parte a causa degli obblighi legali: viene riciclato, ad esempio, fino al 99% del piombo nelle batterie delle automobili. Ma hanno un costo ambientale quando finiscono in impianti di riciclaggio impropri.

Le batterie agli ioni di litio possono essere meno tossiche, ma dovranno comunque entrare nei circuiti che possano riciclarle in sicurezza. La legislazione potrebbe aiutare. Mentre gli Stati Uniti devono ancora attuare le politiche federali che impongono il riciclaggio delle batterie agli ioni di litio, l'UE e la Cina richiedono già ai produttori di batterie di pagare per l'installazione di sistemi di raccolta e riciclaggio. Questi fondi potrebbero aiutare a sovvenzionare i riciclatori formali per renderli più competitivi, ha affermato Pennington.

Lo scorso dicembre, l'UE ha anche proposto modifiche radicali ai suoi regolamenti sulle batterie, la maggior parte delle quali riguarda proprio le batterie agli ioni di litio. Questi includono target del 70% per la raccolta delle batterie, tassi di recupero del 95% per cobalto, rame, piombo e nichel e del 70% per il litio e livelli minimi obbligatori di contenuto riciclabile nelle nuove batterie entro il 2030.

Anche un sistema di raccolta dati potrebbe aiutare. L'UE e la Global Battery Alliance (GBA), una collaborazione pubblico-privata, stanno entrambe lavorando su versioni di un "passaporto" digitale, una registrazione elettronica per ogni singola batteria che conterrebbe informazioni sul suo intero ciclo di vita. "Stiamo pensando a un codice QR o a un dispositivo di rilevamento (identificazione a radiofrequenza)", afferma Torsten Freund, che è a capo dell'iniziativa del passaporto della batteria del GBA. Potrebbe segnalare lo stato di salute di una batteria e la capacità residua, aiutando i produttori di veicoli a indirizzarla per il riutilizzo o agli impianti di riciclaggio. I dati sui materiali potrebbero aiutare i riciclatori a navigare nella miriade di sostanze chimiche delle batterie agli ioni di litio. E una volta che il riciclaggio diventerà più diffuso, il passaporto potrebbe anche indicare la quantità di contenuto riciclato nelle nuove batterie.