Mobilità elettrica: è essenziale il riciclo delle batterie

di Marco Cilione

Sistemi di riciclo di nuova concezione punteranno a recuperare la più alta quantità di risorse presenti nelle materie prime che derivano da batterie al litio esaurite

La sfida ambientale che ci aspetta nei prossimi anni parte dai mezzi di trasporto, pubblici e privati, destinati a essere sempre più elettrici, smart e condivisi. È l’inizio di una rivoluzione che fa perno sulla batteria a celle di litio (per ora), un oggetto relativamente piccolo, ma con un ciclo di vita molto complesso su cui influiscono direttamente diversi fattori, tra i quali quelli economici e geopolitici. L’andamento del mercato mondiale dei veicoli e la trasformazione green della mobilità che ne sta seguendo, incide dunque proprio sulla domanda di batterie al litio e sull’urgenza di migliorarne le capacità di riciclo e recupero. Infatti la domanda globale di batterie nel 2020 è stata di 282 Gwh e ci si aspetta che entro il 2030 questa cifra salga a 3.500 GWh.

ESSENZIALE IL RICICLO

Proprio per ridurre l’impiego di risorse naturali, il riciclo sarà dunque essenziale. I processi di riciclo di nuova concezione saranno flessibili e adattivi, al fine di soddisfare la domanda di riciclo di un’ampia varietà di rifiuti di batterie realizzate con diverse sostanze chimiche. Tali processi, almeno inizialmente utilizzeranno gli impianti di pirolisi esistenti ma evolveranno rapidamente verso l’impiego sistematico di tecnologie meno impattanti sotto il profilo ambientale (lisciviazione, electrowinning, scambio ionico, cristallizzazione). I sistemi di riciclo di nuova concezione punteranno a recuperare la più alta quantità di risorse  (metalli, grafite, composti fluorurati e polimeri) presenti nelle materie prime che derivano da batterie al litio esaurite; questi dovranno ottimizzare la purezza delle sostanze recuperate per soddisfare i requisiti industriali necessari alla loro integrazione nel ciclo della produzione di celle. Sarà, inoltre, molto importante attivare canali di riutilizzo, repurposing, e ricondizionamento di prodotti e componenti delle batterie, riducendo così gli impatti ambientali e massimizzando i benefici economici per i consumatori.

IL FUNZIONAMENTO DEL RICICLO

Ma, attualmente, come funziona il riciclo? A seconda del tipo di impianto, il viaggio di una batteria può prendere percorsi leggermente diversi, ma in generale ci sono tre grandi fasi: La prima è lo smontaggio della batteria. Dopo che le batterie agli ioni di litio sono state raccolte, la loro prima tappa è il reparto di smontaggio. Un team di operatori specializzati in lavori ad alta tensione prepara la batteria per il riciclo smontando il pacco batteria nei singoli componenti, ovvero moduli e celle, per le successive fasi di frantumazione meccanica. I componenti vengono messi in sicurezza per ridurre al minimo i rischi di reazioni durante il processo di riciclaggio. In questa fase “meccanica” c’è un recupero di ferro, rame, alluminio, nonché del separatore e dei materiali di rivestimento, ma è necessario un ulteriore fase mediante pirometallurgia e/o idrometallurgia. La seconda è il recupero dei materiali di valore. In questa fase vengono estratti i materiali preziosi dei componenti della batteria. Gli impianti di riciclo dei partner di raccolta nazionali di Reneos eseguono uno o entrambi questi trattamenti sui componenti della batteria: a) Pirometallurgia: l’impianto recupera metalli come nichel, cobalto e rame, liquefacendo i componenti della batteria ad alta temperatura. Litio e alluminio rimangono nei residui. Per recuperare il litio, sono necessarie ulteriori (costose) fasi di lavorazione. b) Idrometallurgia: l’impianto recupera metalli puri, utilizzando un processo con solventi chimici. I processi idrometallurgici includono lisciviazione, estrazione, cristallizzazione e precipitazione. La terza e ultima fase consiste nella purificazione dei materiali. I materiali prodotti dal processo pirometallurgico sono frazioni separate di ferro, alluminio o rame. Tuttavia, questi non escono nella forma pura al 100% necessaria per il riutilizzo. Ecco perché è necessario un ulteriore passaggio finale: la purificazione. In questa fase i materiali vengono trattati da fonderie specializzate, in grado di riportare gli elementi alla loro forma più pura.