Le nuove frontiere delle batterie agli ioni di litio

Il litio è un minerale versatile che viene applicato nei più svariati ambiti dalla creazione di lubrificanti alla produzione del vetro e finanche nel campo della medicina come cura del disturbo bipolare e dell’umore. Tuttavia, il 60% della fornitura mondiale viene utilizzata esclusivamente per produrre batterie agli ioni di litio, sfruttate moltissimo nel settore dei trasporti. Tale dato non sorprende se guardiamo a quanto abbiamo assistito negli ultimi tempi ed in particolare alla maggiore richiesta di veicoli elettrici. Tale richiesta maggiorata di veicoli elettrici è dovuta principalmente al fatto che tali batterie hanno una efficace densità di energia e di ricaricabilità capace di fronteggiare le nuove sfide ambientali. Inoltre, il trasporto su strada produce il 20 % delle emissioni di carbonio nell’Unione Europea quindi il passaggio da veicoli a combustibile fossile a quelli a trazione elettrica rappresenta una necessità vitale per il raggiungimento della neutralità climatica entro il 2050.

Cosa prospetta il futuro delle batterie 

In virtù di questa innovativa tecnologia - i cui inventori John B. Goodenough, M. Stanley Whittingham e Akira Yoshino si sono aggiudicati il premio nobel per la chimica nel 2019- il settore dei trasporti è destinato a mutare per sempre il proprio modo di produzione e nei prossimi anni, sicuramente, assisteremo ad una crescente domanda di veicoli elettrici. Secondo l’analista Allan Pedersen si stima infatti che la richiesta di batterie crescerà di 5 volte fino al 2035.

L’incentivazione alla produzione di batterie è diventata una priorità anche delle politiche dell’Unione Europea volte a stimolare sempre più la transizione verso una mobilità elettrica, con l’elaborazione di normative ad hoc che prevedono anche stimolanti incentivi economici erogati agli Stati membri da destinare ai propri trasporti locali.

Tale appello giuridico, economico, sociale ed ambientale sta portando molte case automobilistiche a riversare i loro investimenti in flotte di veicoli elettrici per far fronte alle crescenti richieste di mercato. Ad esempio, l’Europa nel 2019 si è guadagnata la seconda posizione a livello mondiale in termini di quantità di veicoli elettrici venduti che ammontano a 561.000 unità.

Dall’estrazione del litio alla produzione della batteria 

Per dar vita ad una batteria il primo passo da fare è l'approvvigionamento delle materie prime che vengono estratte nei giacimenti minerari presenti sul nostro Pianeta. Per quanto riguarda il litio, a causa della sua forte reattività, non è presente in natura allo stato metallico ma si trova legato ad altri composti presenti maggiormente in fonti di acqua salata. È possibile estrarlo anche dalla roccia, ne parliamo in questo articolo.

Il processo estrattivo dalle fonti di acqua salata, avviene attraverso il drenaggio di acqua nel sottosuolo fecondo di sali minerali e metalli e il liquido così raccolto viene successivamente riversato in grandi contenitori e lasciato ad evaporare. Questo procedimento evaporativo, tuttavia, comporta gravi danni per l’ambiente circostante e risulterà -peraltro- difficile quantificare i reali danni che potrebbe comportare qualora i ritmi di estrazione (e di trasporto della materia) dovessero -come prevedibile- aumentare a dismisura.

Inoltre, la sua presenza sul territorio Europeo, è limitata rispetto ai Paesi dell’America del Sud (Cile, Perù o Argentina) e questo pone gli Stati europei in una posizione di soggezione economica rispetto all'approvvigionamento del minerale ponendosi il rischio di incentivare o comunque non biasimare processi di estrazione e lavorazione in netto contrasto con la sicurezza e i diritti umani (es. sfruttamento lavoro minorile, salario esiguo, etc.). 

I provvedimenti della Commissione Europea per limitare i danni sociali e ambientali 

Una delle proposte di regolamento prese in esame dalla Commissione Europea, suggerisce di limitare l’acquisto di materie prime dai Paesi extra europei e di regolarne i processi di estrazione nei confronti delle imprese che operano nel procedimento estrattivo secondo precisi principi e limiti guida. In sostanza viene chiesto alle aziende di adottare una condotta responsabile che non sia unilateralmente volta al solo soddisfacimento del proprio profitto ma che tenga anche conto delle dimensioni sociali e ambientali in cui essa opera anche al costo di una riduzione del proprio vantaggio economico a vantaggio dei primari bisogni ambientali e sociali. 

Per quanto riguarda i costi di produzione delle batterie a litio negli ultimi 10 anni abbiamo assistito ad un calo dei costi di circa del 90 %. Infatti, nel 2010 i prezzi si aggiravano attorno ai 1100 dollari per kilowattora (KWH) e nel 2021 siamo arrivati a circa 132 dollari per KWH.

Per arrivare ad un prezzo di acquisto al pari dei veicoli tradizionali si auspica di scendere a 100 dollari KWH entro 2 anni, ma la situazione attuale di Guerra Russa-Ucraina sembra scongiurare tale proposito rallentando notevolmente il processo di parificazione.

La questione dello smaltimento

La durata delle batterie agli ioni di litio di un’auto è di circa 200.000-250.000 km e in vista di un aumento crescente delle batterie uno dei problemi sotto la lente di studiosi e istituzioni è che cosa succederà a conclusione del loro ciclo vita o quali dovranno essere le migliori modalità di smaltimento. Attualmente non c’è una soluzione ottimale, ma l’incognita deve essere urgentemente risolta, in quanto lo smaltimento rappresenterà un serio problema dato il certo aumento delle batterie nel prossimo futuro. Non abbiamo dati attendibili che ci sappiano indicare quali siano i numeri attuali dello smaltimento delle batterie ma, ad ogni modo, una soluzione per ridurre gli impatti ambientali dello smaltimento potrebbe essere rappresentata dalla possibilità di riciclare parti della stessa. Pertanto, una volta estratti i componenti riciclabili quello che rimane della batteria sono solo sostanze altamente nocive per la salute dell’uomo e dell’ambiente che necessitano di essere smaltite in totale sicurezza.

Infine, l’eventualità di estrarre le materie prima potrebbe in parte far fronte ai problemi ambientali derivanti dall’estrazione dei minerali e di conseguenza ridurre la dipendenza economica dell’UE dagli altri paesi terzi: questo significa dover trovare nel più breve tempo possibile procedure sostenibili volte a sfidare gli attuali dannosi processi idrometallurgici o pirometallurgici di estrazione dei metalli dalle batterie al fine di consentire il recupero e riutilizzo delle materie prime in casa nostra promuovendo i principi dell'economia circolare.

Articolo di Janet Pitarresi