Batterie usate: dai monopattini alle auto elettriche, come si recuperano e riutilizzano gli accumulatori

Il ciclo di vita delle batterie presenti nei veicoli a batterie, dalle auto elettriche ai monopattini elettrici, è spesso soggetto a tanti punti interrogativi. Nelle prossime righe cercheremo di rispondere ad alcune domande tipiche sulla produzione, vita e riciclo/smaltimento degli accumulatori, focalizzando la nostra attenzione su ciò che accade oggi e le previsioni future in Italia e in Europa.

Domanda crescente e capacità produttiva

Inutile nasconderlo: la produzione di accumulatori nei prossimi anni, grazie alla spinta derivata dall’intensificarsi dell’utilizzo di tecnologie pulite per la produzione di energia e dal settore automotive elettrico, subirà una forte impennata. La crescente domanda di batterie in Europa potrebbe generare 250 miliardi di euro nel 2025, dove già oggi, secondo uno studio dell’Eafo, l’European Alternative Fuels Observatory, già si contano oltre 1.5 milioni di veicoli elettrici.

Se pensiamo che le batterie possono rappresentare sino al 40% del valore di un auto, allora è facile comprendere come la produzione di accumulatori in Europa sia strategicamente importante per il settore automotive, ma non solo. Una forte domanda arriva anche dal settore delle rinnovabili, dove l’esigenza di stoccaggio stazionario di energia derivante da fonti pulite rappresenterà uno dei principali fattori di traino in futuro per la domanda di batterie: secondo le previsioni entro il 2050 circa l’80% utilizzata nell’UE sarà prodotta da fonti rinnovabili, rispetto all’attuale 29%.

La sfida più grande è la produzione e approvvigionamento delle materie prime essenziali per la creazione delle batterie: litio, nichel, cobalto, manganese e grafite.

Quasi tutti gli impianti di raffinazione e trattamento di queste materie sono in Cina: secondo Eit Inno Energy saranno necessari 20-30 stabilimenti per poter far fronte alla futura richiesta di batterie in Europa. Alcuni stabilimenti, come la Gigafactory tedesca di Tesla e quella Volkswagen di Salzgitter, sono già stati annunciati.

Come vengono smaltite le batterie e seconda vita

Se pensiamo alle batterie presenti nelle auto elettriche, queste sono garantite per un ciclo di vita molto più lungo di quelle che troviamo nei dispositivi elettronici più piccoli, come smartphone o portatili. Tesla, leader nel mercato delle auto elettriche e dei pacchi batteria, garantisce le batterie della sua Model 3 per 8 anni o 192.000 km, assicurando almeno il 70% della conservazione della capacità massima durante il periodo di garanzia. Ampliando il discorso, gli accumulatori idonei al riutilizzo offrono una capacità complessiva tra il 70 e l’80% del totale.

Una volta terminata la loro funzione primaria, queste batterie possono essere riutilizzate per altre applicazione, donandogli quindi una seconda vita: è il caso di Renault e Nissan, che riutilizzano i propri accumulatori per progetti alternativi.

Nel 2017 Renault, nel Regno Unito, ha riutilizzato le batterie delle auto elettriche per lo stoccaggio di energia derivata dagli impianti fotovoltaici di una cinquantina di unità abitative. Ad Amsterdam, Nissan ha dotato lo stadio Johan Crujiff di 148 batterie provenienti dal modello Leaf, collegate a 4.200 pannelli fotovoltaici e capaci di stoccare 2.8 MegaWatt/h di capacità.

Il recupero dei materiali delle batterie

Quando il ciclo di vita degli accumulatori è completamente esaurito, e non è possibile utilizzarli neanche per usi alternativi, è arrivato il momento di procedere al loro smaltimento. Il processo consiste in tre fasi:

• Abbattimento della carica: la carica residua dell’accumulatore deve essere necessariamente portata a zero.
• Disassemblaggio: l’operazione più delicata, che consiste nell’aprire l’involuco e rimuovere tutti i moduli che compongono un pacco batteria.
• Recupero materiali: terminato lo smantellamento, si può procedere al recupero della black mass, ovvero la parte chimicamente attiva della batteria, costituita da litio, cobalto, manganese e nichel.

Utilizzando sistemi efficienti di recupero dei materiali, ad esempio, si stima che il contributo apportato dal riciclaggio delle batterie dei veicoli elettrici al fabbisogno di cobalto a livello dell’UE potrebbe arrivare al 10 % circa nel 2030, una quantità superiore a quella ottenuta dall’industria estrattiva dell’UE. I costi per lo smaltimento e il recupero dei materiali sono molto alti, ma sono inseriti in un quadro generale dove domanda ed offerta viaggiano in parallelo, così come la ricerca su nuove tecnologie per batterie meno inquinanti e metodi più efficienti di recupero dei materiali utilizzati.

Smaltimento in Europa

Quando poi gli accumulatori devono essere smaltiti in Europa, l’operazione avviene attraverso un ciclo pirometallurgico ad alta temperatura, ottenendo così nichel, cobalto e manganese, mentre il litio è trattato come elemento di scarto e riutilizzato nell’edilizia.

Con un processo di smaltimento idrometallurgico si può recuperare la maggior parte delle materie prime, incluso il litio. L’UE è fortemente intenzionata a spingere verso il recupero dei materiali, che secondo le previsioni genereranno una disponibilità di materie prime per la produzione largamente superiore alla capacità estrattiva disponibile in Europa.

Non manca neanche l’eccellenza italiana in questo settore: una ricarca affidata dal Cobat al CNR Iccom sta mettendo a punto un nuovo processo idrometallurgico a minore impatto ambientale.