Il riciclo delle batterie di smartphone, auto elettriche (e non solo), oltre ad essere tra gli argomenti più discussi degli ultimi tempi – specie in riferimento alla transizione all’elettrico – ci pone di fronte ad una sfida ambientale non indifferente. Si tratta infatti di dispositivi contenenti materie prime inquinanti, ed anche la loro estrazione non è esente da criticità.
Indice degli argomenti
COME SI RICICLANO LE BATTERIE
Le batterie, dallo smartphone all’auto elettrica, sono allo stesso tempo un’opportunità e un rischio. Destinate ad aumentare in modo vertiginoso, anche per effetto dell’aumento delle vendite dell’auto elettrica nei prossimi anni, se non smaltite bene sono delle autentiche “bombe ecologiche”. Molto inquinanti e dannose.
Se, invece, vengono smaltite bene, si possono riutilizzare, diminuendo l’impatto sull’ambiente e le materie prime necessarie alla loro produzione, e abbattendo anche la dipendenza di paesi come l’Italia dai fornitori stranieri (innanzitutto la Cina).
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COSA CONTENGONO LE BATTERIE
Ne è passato di tempo dal lontano 1799, anno in cui Alessandro Volta realizzò la prima pila in assoluto. Questa era costituita da una serie di dischi sovrapposti seguendo un preciso ordine: uno di zinco, uno di tessuto imbevuto con una soluzione acquosa di acido solforico e uno di rame (ordine ripetuto più e più volte). Oggi ne abbiamo a disposizione diversi tipi. Le batterie, infatti, non sono tutte uguali. Esistono quelle monouso e quelle ricaricabili, di utilizzo comune. Ci sono poi le batterie di smartphone, auto elettriche e pc: queste sono composte principalmente da litio. A differenza di quelle montate sulle auto non elettriche, che sono fatte di piombo.
Dunque, tra i componenti fondamentali delle batterie ci sono i metalli. Oltre a quelli appena citati, molto diffusi sono il cadmio, lo zinco, il ferro e il manganese. Le batterie possono contenere anche ossidi metallici, elettroliti (particolarmente importanti nel caso delle batterie agli ioni di litio), grafite o carbone (servono per la produzione di elettrodi) e materie plastiche. Queste ultime servono non solo per realizzare gli involucri, ma anche i separatori tra catodo e anodo nelle batterie.
COME FUNZIONANO
Semplificando il concetto, le batterie permettono di ricavare energia elettrica a partire da una reazione chimica che si chiama ossidoriduzione, e che prevede il trasferimento di elettroni tra due specie. Gli elettroni sono le particelle degli atomi caricate negativamente: quando si muovono, generano energia. In questo processo chimico, un elemento si ossida, perdendo elettroni e aumentando il proprio numero di ossidazione; un altro si riduce, acquistando elettroni e diminuendo il proprio numero di ossidazione. Gli agenti ossidanti accettano elettroni, mentre gli agenti riducenti li donano.
Nel caso specifico delle batterie agli ioni di litio, composte da due elettrodi (il catodo contiene un composto di litio, l’anodo un composto carbonioso), il litio circola tra i due elettrodi.
- nella fase di carica, migra dal catodo verso l’anodo
- nella fase di scarica, effettua il percorso opposto
Questo trasferimento genera corrente e fornisce l’energia che serve per il funzionamento dello smartphone, del pc o dell’auto elettrica.
RISCHI PER L’AMBIENTE
Vantano una vasta gamma di applicazioni, una lunga durata ed una bassa autoscarica. Ma non è tutto rose e fiori. Alle batterie agli ioni di litio sono legati non pochi rischi, ad iniziare dal loro impatto ambientale. Ciò in quanto l’estrazione delle materie prime che la loro produzione presuppone (è il caso del cobalto, ma anche del litio e dell’alluminio) richiede un elevato consumo di risorse idriche ed è causa di inquinamento da tossine. L’estrazione di cobalto produce scarti tossici che vanno inevitabilmente ad inquinare l’aria e l’ambiente.
Non solo: incide significativamente sugli ecosistemi e sui paesaggi. E, non da ultimo, comporta un elevato sfruttamento dei lavoratori, che si trovano ad operare in condizioni disumane. Le miniere nella Repubblica Democratica del Congo (RDC), dalle quali si estrae il cobalto, sono solo un esempio. Qui uomini – ma soprattutto bambini – sono costretti a strisciare lungo tunnel angusti e precari per raggiungere il metallo. Vediamo, alla luce di quanto appena visto, come si smaltiscono le batterie.
TIPI DI RICICLO DELLE BATTERIE
Esistono sostanzialmente due modi per riciclare le batterie. Per le pile e per quelle montate sulle auto non elettriche si ricorre al metodo pirometallurgico che, una volta raccolte le batterie, prevede la separazione del rifiuto e la sua macinazione seguita da un processo di fusione fino all’ottenimento di un composto a base di un metallo che varia a seconda delle batterie riciclate. Quest’ultimo viene trasferito in stampi appositi e trasformato in lingotti.
Come si riciclano le batterie al litio di smartphone e auto elettriche, invece? Per queste si ricorre al metodo idro-metallurgico che prevede l’estrazione, la dissoluzione e la separazione dei materiali della batteria a bassa temperatura (in genere entro i 100 gradi) tramite reazioni chimiche in soluzioni acquose. Rispetto al metodo precedente, seppur più efficiente perché restituisce materiali di grande qualità che possono subito essere riutilizzati, quello idro-metallurgico è più complesso in quanto richiede diversi passaggi. Come il pretrattamento delle batterie per separare la polvere elettrodica ed una serie di operazioni di purificazione e separazione. Grazie ai metodi moderni, la percentuale dei materiali recuperabili dalle batterie supererebbe l’80%. Arriverebbe al 90-95% grazie alle tecniche all’avanguardia.
Il riciclo delle batterie delle auto elettriche, che deve sottostare a standard molto rigidi, è generalmente affidato alle case automobilistiche. Tuttavia bisogna precisare che ad oggi, l’industria che se ne occupa, si trova ancora in una fase primordiale. Sia per il fatto di non essere ancora così bene organizzata che per quello, più banale, dovuto alla presenza di ancora poche batterie giunte a fine vita. La maggioranza delle auto elettriche in circolazione è recente: tantissime sono ancora praticamente nuove. Le autorità e la European Battery Alliance stanno approfittando di questa fase di transizione per ideare, entro il 2035, un ecosistema per il riciclo in Europa che risponda ai requisiti di efficienza e sostenibilità.
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DOVE FINISCONO LE BATTERIE ESAUSTE
Nonostante l’Europa ospiti diversi (ma ancora pochi) centri di riciclo e, grazie al progetto Acrobat, l’UE stia cercando di diffondere un processo di riciclo a basso impatto ambientale, la situazione, in Italia, prevede al momento alcuni progetti volti al recupero delle batterie per destinarle, però, ad altri settori, come ad esempio il fotovoltaico. Ma è in programma l’apertura di un primo grande impianto di riciclo di batterie al litio montate sulle auto elettriche (e non solo) che si ispirerà al modello della circolarità. Fa parte del progetto europeo Ipcei sulle batterie e sarà portato avanti da Enel X e Midac.
Che fine fanno le batterie al litio esauste? Più che esauste, è importante sottolineare come le case automobilistiche suggeriscano di cambiarle quando arrivano al 75% della loro capacità iniziale (ovvero dopo circa 8 anni di utilizzo). Almeno attualmente, perché le tecnologie sono in continua evoluzione. Giunto questo momento, le scelte sono diverse. Si possono riutilizzare negli impianti d’accumulo domestici collegati al fotovoltaico, prolungandone l’utilizzo per altri 15-20 anni. Possono trovare impiego negli impianti industriali, dopo essere state collegate tra di loro, per l’accumulo di energia. Infine, possono essere riciclate attraverso i metodi che abbiamo descritto sopra. Diventando così utili per la produzione di nuove batterie o altri materiali destinati sempre all’industria automobilistica.
RICICLO BATTERIE, LA NORMATIVA
Le stime dicono che il volume complessivo di batterie al litio da riciclare sarà diventato, entro il 2030, pari a circa 200mila tonnellate. Per incentivarne il riciclo, nel corso del 2023 il Consiglio europeo ha approvato l’aggiornamento della direttiva sulle batterie che dispone che i produttori debbano recuperare almeno il 63% dei materiali provenienti da quelle giunte alla fine della loro vita entro il 2027. Questa percentuale dovrebbe salire al 73% entro la fine del 2030. Relativamente alle batterie agli ioni di litio gli obiettivi sono diversi: il recupero dovrebbe essere pari al 50% entro il 2027, e all’80% entro la fine del 2031. Un altro importante passo in avanti è stato fatto grazie anche all’introduzione, da parte dell’Unione Europea, di livelli minimi relativi ai materiali riciclati ritenuti obbligatori per la produzione di nuove batterie al piombo e destinate ai veicoli elettrici. L’85% di piombo, il 16% di cobalto, il 6% di litio e il 6% di nichel.
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FONTI:
- https://www.discoveryuk.com/how-its-made/how-are-batteries-made/
- https://www.geopop.it/come-si-riciclano-le-batterie/
- https://insideevs.it/news/710203/batterie-riciclo-piani-europa/
- https://www.soc.chim.it/sites/default/files/chimind/pdf/2021_5_24_ca.pdf
- https://www.europarl.europa.eu/topics/it/article/20220228STO24218/nuove-regole-dell-ue-per-batterie-piu-sostenibili-ed-etiche
- https://www.europarl.europa.eu/news/en/press-room/20221205IPR60614/batteries-deal-on-new-eu-rules-for-design-production-and-waste-treatment