Le città italiane e non solo sono sempre più inquinate a causa dell’utilizzo intensivo delle automobili da parte dei cittadini: per contrastare questo fenomeno, la smart mobility propone soluzioni sempre più sostenibili per muoversi in città riducendo le emissioni dannose. Tuttavia, anche le auto elettriche o ibride presentano degli aspetti problematici, quali lo smaltimento e la rottamazione delle batterie al litio.

Per fare fronte a questo genere di emergenza è necessario non solo che gli Stati dispongano spazi e strutture più adatte, ma che i processi di smaltimento vengano ulteriormente regolamentati al fine di recuperare alcuni dei materiali contenuti nelle batterie al litio, quali nichel, cobalto e manganese.

Smaltimento batterie al litio

L’avvento delle batterie al litio ha rivoluzionato il nostro mondo, tanto che il loro inventore si è aggiudicato il Premio Nobel per la chimica nel 2019. Nonostante la recente invenzione, hanno già una presenza quasi sistematica all’interno della vita quotidiana di ogni giorno: sono infatti presenti, ad esempio, negli smartphone, nei computer e nei veicoli elettrici. L’applicazione delle batterie al litio nelle auto permette al veicolo di immagazzinare e rilasciare energia elettrica, attraverso gli elettroni che si spostano dall’elettrodo negativo (anodo) a quello positivo (catodo).

La letteratura scientifica è ancora nebulosa sul tema e i numeri dello smaltimento delle batterie al litio, le tecnologie di recupero e il loro utilizzo: come confermato da uno studio condotto da una società di consulenza londinese, la gran parte delle informazioni su questi temi sarebbero poco attendibili. A titolo esemplificativo viene riportata come poco veritiera la notizia secondo la quale nel mondo si riciclerebbero solamente il 5% delle batterie al litio prodotte.

A smentire questo dato intervengono altri studi che sottolineano come - solo nel 2018 – sarebbero state riciclate su scala globale, quasi 100.000 tonnellate di batterie  al litio e circa il 50% di essi avrebbero raggiunto il “fine vita” nei diversi campi di utilizzo come telefoni cellulari e veicoli elettrici.

A prescindere dai numeri, la questione dello smaltimento delle batterie al litio delle auto continua ad essere un tema importante e all’ordine del giorno di molto governi europei, tanto che nel 2021/2022 verrà applicato nel Paesi dell’Unione Europea il “Pacchetto Economia Circolare”: il documento prevede importanti aggiornamenti riguardanti le batterie delle autovetture elettriche e ibride, nonché un consolidamento del principio delle Responsabilità Estesa del Produttore.

Inquinamento auto elettriche

Per alcuni parlare di inquinamento delle auto elettriche potrebbe sembrare contraddittorio, ma è fondamentale ricordare che la presenza di un motore elettrico non è sinonimo di totale sostenibilità, soprattutto per quanto riguarda le batterie. Per rendere completamente sostenibile la mobilità delle auto elettriche è necessario che la produzione di energia per la ricarica delle batterie avvenga in maniera ecologica, non inquinante e, al tempo stesso, che le batterie in litio e i loro componenti (nichel, manganese e cobalto) vengano smaltiti con procedimenti non dannosi per l’ambiente.

Un primo elemento da considerare, quindi, quando si parla di inquinamento delle auto elettriche è la durata della batteria di un’auto elettrica che - mediamente – è pari a 8-10 anni. I produttori di batterie normalmente garantiscono un chilometraggio fino a160.000 km: è importante ricordare però che grazie al continuo progresso tecnologico, che sta portando via via verso ad una elettrificazione delle vetture, e con l’avvento della batterie a stato solido, si prevede un innalzamento delle prestazioni ed un aumento sostanziale della durata minima della batteria.

In Paesi come la Germania e la Polonia, paesi ad alta intensità fossile, studi dimostrano che le auto elettriche emettono il 25-30% di quantità di CO2 in meno rispetto ai veicoli con motori a combustione, sebbene sia importante sottolineare che ad oggi gli studi che riguardano gli impatti climatici e ambientali dell’intero ciclo di vita di un’automobile elettrica sono ancora molto pochi e discordi. Tra i più autorevoli, l’agenzia Internazionale per l’Energia (IEA) ha indicato alcuni miglioramenti da apportare per migliorare la mobilità di questi veicoli:

  • Rendere più ‘Green’ la produzione dell’energia elettrica;
  • Potenziare l’infrastruttura di ricarica;
  • Ottimizzare le attività di riciclo delle batterie;
  • Diversificare i luoghi di origine delle materie prime per assicurare approvvigionamenti più affidabili;

Vi sono pareri discordi riguardo la potenzialità ecologica delle auto elettriche, ma i vantaggi climatici e ambientali sono superiori rispetto alle auto a combustione interna.     

Come smaltire le batterie delle auto elettriche

Oggi per riciclare il litio si sfrutta la pirolisi: un processo che sfrutta le alte temperature per sciogliere i diversi metalli e permetterne il recupero. Il problema più evidente di questo processo è l’emissione di gas tossici di scarto che causano inquinamento: per ovviare o, almeno, limitare i danni in questo senso numerosi enti di ricerca stanno sperimentando nuovi metodi per lo smaltimento batterie litio.

Recentemente depositato come brevetto europeo nel 2014, lo studio condotto dall'istituto di chimica dei composti organometallici, CNR ICCOM di Firenze, ha individuato un processo di trattamento, riciclo degli accumulatori in litio, il recupero batterie e dei componenti contenuti al suo interno trasformandoli in risorse. Il sistema CNR prevede il trattamento delle componenti della “black mass”, ovvero la parte elettro-chimicamente attiva degli accumulatori, a basse temperature in modo da ridurre l’impatto ambientale. Questo processo consente di separare tutti gli elementi della batteria e di recuperare metalli attivi.   

Ancora oggi, però, le batterie esauste europee in litio giungono in Germania dove ci sono diversi operatori che utilizzano ancora processi non in grado di recuperare la black mass, ma semplicemente il cobalto e il nichel. Risultati migliori vengono raggiunti in Cina dove, grazie a processi adeguati, vengono estratti tutti i materiali in maniera corretta. 

Il costo smaltimento batterie auto elettriche è molto alto e varia da 4,00 €/kg a 4,50 €/kg. L'importo dipende dalle distanze, dalle condizioni in cui versano le batterie, dall’implementazione o meno da parte del produttore, da un percorso di riutilizzo o rigenerazione e dalla tecnologia di adattamento adottate.        

Per migliorare il sistema smaltimento batterie auto elettriche è necessario:

  • Identificare applicazioni di “second life”, a fine vita delle batterie;
  • Sviluppare un rapido metodo di ripristino e di riciclo, considerano che la conservazione su larga scala delle batterie è ritenuto potenzialmente dannoso;
  • Migliorare la diagnostica delle celle, per poter verificare in modo tempestivo lo stato di salute delle batterie prima di procedere al riciclo;
  • Ottimizzare il design delle batterie in ottica riciclo, per consentire di disassemblarle in modo automatizzato;
  • Creare nuovi processi di stabilizzazione in modo da consentire alle batterie a fine vita di poter essere aperte e separate. Sviluppando tecniche che assicurino che i componenti da riciclare non vengano contaminati durante il recupero.

Ad oggi, la soluzione più efficace per le batterie a litio è il recupero dei materiali che la compongono in quanto gran parte dei metalli contenuti in esse possono essere riciclati. Al contrario la distruzione di queste batterie potrebbe essere molto dannosa per l’ambiente. 

N.B. Fonti: I contenuti pubblicati nel presente articolo sono liberamente reperiti online su portali d’informazione come arera.it, servizioelettriconazionale.it ed i principali organi d'informazione giornalistici.

Il presente documento è aggiornato al 4 marzo 2020.

        

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