Per l’espansione del mercato della mobilità elettrica, il riciclo assume un’importanza strategica.
STORAGE E RECUPERO DEI MATERIALI: IL RUOLO DELLA RICERCA
La rivoluzione elettrica della mobilità abbatte drasticamente l’inquinamento urbano. Può dare un contributo importante (con un adeguato sviluppo delle fonti rinnovabili) alla riduzione delle emissioni serra. Aiuta anche a contenere l’assalto del frastuono che mette alla prova l’equilibrio psicofisico degli abitanti delle città. Ma ha un costo importante in termini di risorse fisiche da mettere in campo. E qui, per affinare le tecniche di recupero nel sistema dello storage, entra in gioco la ricerca. Quali sono i numeri attuali delle materie prime utilizzate e come possono essere migliorati?
“Proviamo a focalizzare la situazione della produzione di batterie al litio, che sono quelle da cui al momento dipende il settore più critico, l’automotive”, risponde Francesco Vizza direttore dell’Institute of Chemistry of Organometallic Compounds (ICCOM) del CNR. “Al centro dell’attenzione ci sono i cosiddetti metalli attivi, quelli che partecipano alla reazione di immagazzinamento dell’energia. I principali sono essenzialmente litio e cobalto. La loro disponibilità e la sostenibilità ambientale e sociale della loro estrazione rappresentano un punto critico del sistema dello storage e dunque di tutto il rilancio del comparto elettrico che ha al centro le fonti rinnovabili. Bisogna chiedersi: quanto dureranno queste risorse? Cosa possiamo fare per allungare la vita delle tecnologie basate su questi materiali?”
LITIO E COBALTO: PREZZI ALLE STELLE
Partiamo dai numeri del litio. Costa tra i 10 e i 16 mila dollari a tonnellata. E un set di batterie per un’auto di media cilindrata ne richiede 9 o 10 chili. “Le riserve di litio sono concentrare in buona parte nell’America del Sud e, dal punto di vista industriale, il peso della Cina è molto consistente”, continua Vizza. “Calcolando il valore delle riserve e il trend di espansione del mercato dei veicoli elettrici, possiamo dire che, se non si incentiveranno le politiche di riciclo, tra una ventina di anni esauriremo la disponibilità di litio”. Di qui la spinta ad aumentare la capacità di riciclo che adesso è poco più che simbolica (meno dell’1% del totale).
Per quanto riguarda il cobalto il costo è già decisamente più alto: attorno ai 53 mila dollari a tonnellata perché la domanda supera l’offerta. Si prevede che la richiesta salirà a 390 mila tonnellate entro il 2030 a fronte di una capacità estrattiva che oggi è di circa 160 mila tonnellate. “Per questo nel caso del cobalto ci si muove in due direzioni”; aggiunge il direttore dell’ICCOM. “Da una parte si cerca di aumentare la quota di riciclo che attualmente è del 60%, dall’altra si cerca di mettere a punto alternative, come ad esempio il nickel manganese ossido”.
I regolamenti europei prevedono di arrivare entro il 2030 a un recupero in peso del 70% per il litio, del 95% per il cobalto, del 70% per il rame, del 95% per il nickel. Traguardi decisivi, considerando che la domanda salirà sensibilmente a fronte del forte orientamento dell’Unione europea a vietare la vendita di auto a benzina e diesel a partire dal primo gennaio 2035.
“Inoltre tutte le batterie dovrebbero contenere un tracciamento dei metalli utilizzati. Che dovranno essere: almeno 20% di cobalto riciclato, almeno 10% di litio utilizzato”, continua Vizza. “Parliamo di numeri importanti e di un mercato in forte crescita. Al 2035 si prevedono 12 milioni tonnellate di batterie esauste in tutto il mondo. In Europa c’è già una decina di società che trattano queste batterie esauste. In Italia purtroppo ancora no, anche se, assieme al Cobat, abbiamo avviato un percorso per aprire un impianto pilota di questo tipo anche nel nostro Paese capace di trattare 1000 tonnellate l’anno”.
NUOVE PROCEDURE PER IL RICICLO
Si tratta di mettere a punto anche le procedure di sicurezza. Per il recupero del litio bisogna cambiare – ricordano al Cnr – l’approccio esistente. Gli impianti attuali prevedono l’impiego delle alte temperature (300-400 gradi) che permettono di recuperare rame e cobalto. Per recuperare anche il litio bisogna passare a un approccio chimico diverso, senza impiego di alte temperature. In laboratorio finora è stato possibile estrarre il 90% del litio con una purezza del 95%.
Infine c’è il problema dei costi. “Per essere sostenibile economicamente una tonnellata di batteria non dovrebbe superare i 2 mila euro di costo, con i sistemi attuali siamo attorno a 4-5 mila euro a tonnellata”, conclude il direttore dell’ICCOM. “Dunque bisogna ottimizzare i processi. È un impegno importante considerando che il litio nel 2020 è entrato nella lista dei materiali a rischio di approvvigionamento. E che bisogna tenere in considerazione sia i costi ambientali che quelli sociali. Ad esempio per ottenere una tonnellata di litio, quanto basta per un centinaio di auto elettriche di media cilindrata, servono 2 milioni di litri di acqua. Mentre il cobalto estratto nella Repubblica democratica del Congo è spesso frutto del lavoro di bambini che scavano la terra delle miniere a mani nude”.
Anche in considerazione di questo contesto ambientale e sociale il riciclo assume un’importanza strategica. Basta pensare che in una tonnellata di minerale ci sono 0,85 grammi di oro e in una tonnellata di smartphone 275 grammi di oro. In una tonnellata di minerale 19,5 chili di rame e in una tonnellata di smartphone 128 chili di rame, in una tonnellata di minerale 420 grammi di argento e in una tonnellata di smartphone 2,7 chili di argento. Le miniere più vicine a noi e più sicure sono le nostre case.