Che fine fanno le batterie alla fine del loro ciclo di vita? Il riciclo delle batterie ¨¨ il nuovo Game Changer del mondo delle auto elettriche. Cerchiamo di fare il punto della situazione
Una delle pi¨´ grandi sfide da affrontare con l¡¯aumento delle auto elettriche ¨¨ quella del riciclo delle batterie agli ioni di litio che alimentano i motori delle Ev, delle ibride e dei sistemi di accumulo. L¡¯aumento della produzione di queste batterie, congiuntamente alle nuove direttive sui rifiuti emanate dai vari stati, rendono il riciclo una priorit¨¤ per approcciare al meglio problemi ambientali ed economici. Chi si avvicina a questo tipo di processo ha di fronte a s¨¦ diverse sfide perch¨¦ innanzitutto ¨¨ necessario riuscire a gestire la montagna di celle di scarto, che in futuro aumenter¨¤ sempre di pi¨´, padroneggiando il trattamento chimico per realizzare materiali di qualit¨¤ che possa essere riutilizzato. Oltre alla questione ambientale, alla base c¡¯¨¨, ovviamente, una semplice ragione economica: le batterie contengono costosi materiali rari, come litio (i maggiori giacimenti si trovano in Afghanistan, Argentina, Australia, Canada, Cina, Cile, Congo, Messico, Russia e Stati Uniti), cobalto e nickel che provengono da alcuni Paesi. Delle 180.000 tonnellate di batterie agli ioni di litio disponibili in tutto il mondo nel 2019, poco pi¨´ della met¨¤ sono state riciclate. Questi numeri vanno di fatto contro uno dei principi dell¡¯economica circolare, che ha come principale obiettivo quello di ridurre la dipendenza della societ¨¤ dalle scarse risorse naturali massimizzando l¡¯utilit¨¤ dei materiali gi¨¤ in uso. Secondo la Circular Energy Storage, societ¨¤ di consulenza che segue il mercato del riciclaggio delle batterie agli ioni di litio, sono circa un centinaio le aziende nel mondo attive, o che lo saranno a breve. L'industria ¨¨ concentrata soprattutto in Cina e in Corea del Sud, dove si producono anche la maggior parte delle batterie, tuttavia, ci sono diverse decine di start-up anche in Nord America e in Europa. Tra quelle pi¨´ interessanti possiamo ad esempio citare l¡¯americana Li-Cycle, la Northvolt, con sede a Stoccolma, che sta costruendo un impianto per riciclare le batterie delle Ev con la norvegese Hydro, e la Redwood Materials di J.B. Straubel, che, oltre agli accumulatori delle elettriche, ha come obiettivo quello di riciclare i rifiuti elettronici. Di seguito la nostra rassegna dei progetti, presenti e futuri, che ¡°sulla carta¡± hanno le maggiori potenzialit¨¤.
Redwood Materials: Ci prova anche il co-fondatore di Tesla
¡ª ?Il co-fondatore di Tesla, JB Straubel, nonch¨¦ ex chief technology officer dell'azienda, una volta lasciata la compagnia americana, ha fondato la Redwood Materials , una startup con sede a Carson City (Nevada), specializzata nel riciclo delle batterie delle auto elettriche. La sfida lanciata dall¡¯ex Tesla ¨¨ quindi quella di standardizzare il processo per riciclare materiali, estraendo le preziose materie prime e di costruire il pi¨´ grande impianto del genere negli Stati Uniti. In questi anni la societ¨¤ americana ha ricevuto il sostegno da Amazon (¨¨ tra le cinque compagnie beneficiarie del Climate Pledge Fund da due miliardi di dollari della compagnia di Bezos), Capricorn Investment Group (fondato da Jeffrey Skoll) e Breakthrough Energy Ventures (fondato da Bill Gates), e si appresta ad ¡°affilare le armi¡± per entrare a pieno regime. In una recente intervista rilasciata alla Cnbc , Straubel ha annunciato che la Redwood ha siglato un accordo con la Envision Aesc, societ¨¤ che produce le batterie per la Nissan Leaf, per riciclare gli accumulatori dell¡¯elettrica giapponese e ripristinare le eventuali celle difettose. Attualmente la Redwood Materials non ha un accordo ufficiale con la Tesla, ma riciclano le celle delle batterie che sono state prodotte nella Gigafactory Nevada da Panasonic e destinate alla compagnia guidata da Elon Musk. Straubel in un¡¯intervista ha commentato quello che fanno con le batterie di scarto: ¡°Riportiamo i materiali a uno stato molto ¡°pulito¡±, in modo che non ci sia perdita di efficacia. Dopo il nostro trattamento non ¨¨ possibile distinguere tra il cobalto proveniente direttamente da una miniera o da una vecchia batteria¡±. Straubel spera che entro dieci anni l¡¯attivit¨¤ di riciclo delle batterie possa portare il prezzo delle materie per gli accumulatori agli ioni di litio a circa la met¨¤ di quello che si spende per le attivit¨¤ di estrazione. Questo sarebbe un grande game changer nell'industria automobilistica.
Battery Resourcers
¡ª ?La startup di Worcester (Massachusetts) ¨¨ uno spin-off del Worcester Polytechnic Institutee si concentra sulla produzione di nuove polveri catodiche per batterie agli ioni di litio da rottami postindustriali. L¡¯azienda si sta focalizzando su materiali catodici Nmc (Litio, Nickel, Manganese e Cobalto) ricavati da batterie agli ioni di litio esaurite (la Battery Resourcers sostiene di poter recuperare oltre il 90% di tutti i materiali utilizzati nelle batterie). Secondo la compagnia i materiali catodici Nmc che producono sono controllabili nelle dimensioni e nella chimica cos¨¬ da consentire sostituzioni dirette o complementari ai materiali esistenti. Il tutto viene fatto in modo da richiedere meno energia rispetto alla normale sintesi dei catodi.
Brunp Recycling Technology Co
¡ª ?Si tratta di una filiale del principale produttore di batterie Li-ion, Catl. La Brunp ¨¨ il pi¨´ grande riciclatore di batterie in Asia, e quindi nel mondo. Il suo nuovo impianto nella provincia cinese di Hunan, secondo quanto riferito, pu¨° riciclare 100.000 tonnellate di rottami di batterie agli ioni di litio all'anno. Stiamo parlando di un vero e proprio colosso, con una capacit¨¤ di smaltimento dei rifiuti della batteria del 99,3% e un tasso di recupero di nichel, cobalto, manganese del 51%.
Ganfeng Lithium
¡ª ?Il produttore cinese di batterie agli ioni di litio prevede di costruire un impianto di riciclaggio di batterie in Messico. L¡¯obiettivo ¨¨ quello di fornire minerali ai produttori di veicoli elettrici e ai fornitori, tra cui Tesla e LG Chem.
Green Li-ion
¡ª ?La startup di Singapore aprir¨¤ il suo secondo impianto di riciclaggio all'inizio del 2021. L'azienda, co-fondata dai singaporiani Leon Farrant e Dr. Reza Katal, utilizza la tecnologia che i due ricercatori hanno iniziato a sviluppare circa un decennio fa. La "tecnologia di ringiovanimento" della Green Li-ion, secondo quanto sostenuto dalla stessa compagnia, consiste in un metodo di riciclaggio degli ioni di litio "che ¨¨ dieci volte pi¨´ veloce, costa un quarto della quantit¨¤ originale e produce catodi puri al 99,9%, il tutto con rigorose specifiche tecnologiche e ¡°numeri¡± per provarlo". Dal suo debutto, la Green Li-ion ha raccolto 400.000 dollari in finanziamenti pre-seed, il tutto nonostante la pandemia globale e la recessione economica. La loro tecnologia ¨¨ in grado di riciclare una miriade di tipi di Lib (batterie agli ioni di litio) in una sola volta usando una sola macchina, la Glmc-1. L¡¯azienda afferma che le batterie che possono essere riciclate nel Glmc-1 includono quelli di smartphone, tablet e computer portatili. La tecnologia della Glmc-1 si basa su una sequenza di co-precipitazione e un sistema di controllo che pu¨° elaborare vari tipi di Lib esauriti. "Questo metodo rivoluzionario di co-precipitazione permette il recupero dei sali metallici del catodo nella loro forma originale, senza separazione degli elementi metallici, accelerando il processo di riciclaggio da due a tre volte", dichiara l'azienda. I sali metallici ottenuti servono poi come precursore per la sintesi di nuovo materiale catodico che pu¨° costituire la base per nuove Lib. La tecnologia pu¨° essere applicata per migliorare i processi di riciclaggio Lib esistenti, per aumentare la purezza e la redditivit¨¤, ma pu¨° anche essere utilizzata come sistema autonomo per il riciclaggio e la produzione di catodi.
Northvolt
¡ª ?Startup svedese fondata da ex dirigenti Tesla nel 2016, che ha gi¨¤ un impianto di riciclaggio sperimentale in funzione. Con la collaborazione della Hydro, societ¨¤ che si occupa di alluminio, prevede di aprire quest¡¯anno un impianto di riciclaggio da 8.000 tonnellate all'anno in Norvegia. La Northvolt ¨¨ molto attiva nel settore dell¡¯auto grazie a diverse partnership come quella 50-50 con la Volkswagen, che porter¨¤ le due compagnie alla nascita della fabbrica Northvolt Zwei, che verr¨¤ eretta a Salzgitter (Germania). Si tratta di un investimento di circa 450 milioni di euro con inizio della produzione di batterie stimato nel 2024 e una capacit¨¤ iniziale di 16 gigawattora. Inoltre, la Northvolt sta progettando di espandere la gigafactory a Danzica, Polonia, grazie a un investimento di 200 milioni di euro. Grazie a questa ulteriore espansione la fabbrica, eretta nel 2019, dovrebbe diventare la pi¨´ grande d'Europa per le soluzioni di stoccaggio di energia. La produzione dovrebbe iniziare nel 2022 con una capacit¨¤ annuale di 5 GWh, fino ad arrivare a 12 GWh.
Primobius
¡ª ?Questa joint venture tra l'australiana Neometals e la tedesca Sms Group ha come obiettivo quello di commercializzare il processo di riciclo delle batterie al litio di propriet¨¤ di Neometals. Attraverso di esso ¨¨ possibile rigenerare materiali come litio, nichel e cobalto da batterie agli ioni di litio esaurite e di scarto per veicoli elettrici ed elettronica di consumo. La Primobius costruir¨¤ e metter¨¤ in funzione un impianto dimostrativo presso il sito produttivo di Sms in Germania. L¡¯impianto servir¨¤ per convalidare il processo idrometallurgico su scala industriale prima che venga presa la decisione di iniziare le operazioni su scala commerciale in Europa.
ReCell Center
¡ª ?Finanziato dall'U.S. Department of Energy¡¯s Vehicle Technologies Office, questo centro di ricerca si concentra su metodi a lungo termine come il riciclo diretto del catodo. La ReCell mira a dimostrare una tecnologia conveniente per riciclare le polveri catodiche, tuttavia, serviranno altri cinque anni prima che questi processi siano pronti per l'applicazione su larga scala.
ReLIB
¡ª ?Paragonabile alla statunitense ReCell, ha sede presso la Faraday Institution di Birmingham, in Inghilterra, ed ¨¨ focalizzata sul miglioramento dell'efficienza delle batterie riciclate destinate alle Ev del Regno Unito. Il progetto ReLiB ha come obiettivo quello di valutare le condizioni delle batterie cos¨¬ da garantire una gestione sostenibile alla fine del loro ciclo di vita.
SMCC Recycling
¡ª ?Si tratta di una joint venture tra la SungEel HiTech Co. della Corea del Sud, e la Metallica Commodities Corp. La societ¨¤ prevede di aprire un impianto di riciclaggio "ecologico" da 5.000 tonnellate di Li-ion a Endicott, N.Y. La Smcc utilizza un processo di riciclaggio brevettato e il suo partner di joint venture Sungeel Hitech ¨¨ attualmente uno dei pi¨´ grandi riciclatori di batterie agli ioni di litio in Asia.
American Battery Technology
¡ª ?Questa azienda, focalizzata sull'estrazione e il riciclaggio del litio e di altri materiali della batteria, prevede di aprire un impianto di riciclaggio dei metalli a Incline Village, Nevada, con una capacit¨¤ finale di 20.000 tonnellate di materiali di scarto.
Li-Cycle
¡ª ?Entro la fine dell¡¯anno questa compagnia canadese inizier¨¤ a costruire un impianto di riciclaggio da 175 milioni di dollari a Rochester, N.Y., il quale, una volta completato, diventer¨¤ il pi¨´ grande impianto di recupero delle batterie agli ioni di litio del Nord America. La startup canadese mira ad automatizzare, semplificare e ¡°pulire¡± il riciclaggio delle batterie. Tradizionalmente infatti l¡¯attivit¨¤ di recupero dei metalli, prevede la macinazione delle batterie e il successivo trattamento della "massa nera" risultante con solventi. Jeff Spangenberger, direttore del ReCell Center ha dichiarato : ¡°Il riciclaggio delle batterie non ha solo bisogno di essere pi¨´ pulito, ma anche di essere affidabile e redditizio. Riciclare le batterie ¨¨ pi¨´ efficiente rispetto all¡¯estrazione di nuovi materiali. Ma le aziende di riciclaggio hanno problemi a fare profitti. Dobbiamo renderlo efficace dal punto di vista dei costi, in modo che le persone siano incentivate a riportare le loro batterie".
Tesla
¡ª ?Negli ultimi anni Elon Musk, l¡¯imprenditore a capo della compagnia americana, ha lasciato intendere che la Tesla inizier¨¤ presto a riciclare le proprie batterie. Il processo dovrebbe essere avviato nella nuova Gigafactory di Shanghai (Cina), che avr¨¤ uno stabilimento preposto a questo tipo di attivit¨¤.
Umicore
¡ª ?Si tratta di un¡¯azienda leader nell¡¯attivit¨¤ di riciclo con 11.000 dipendenti in tutto il mondo. La Umicore, dal 2017, ha iniziato a concentrarsi sulla "mobilit¨¤ pulita", compreso il riutilizzo dei vari componenti dei veicoli elettrici. Il suo impianto di Hoboken, in Belgio, pu¨° gestire 7.000 tonnellate di batterie al litio all'anno. La compagnia due anni fa ha siglato un accordo con l¡¯Audi per avviare un progetto pilota atto a dimostrare la possibilit¨¤ di effettuare un riciclo sostenibile delle batterie dell¡¯e-tron (i primi test sono stati effettuati sugli accumulatori usati dell¡¯A3 e-tron Phev). La Umicore ha dimostrato di essere riuscita a recuperare dall¡¯accumulare della tedesca il 90% del cobalto e del nichel. Queste celle con materiale riciclato non vengono tuttavia utilizzate direttamente sulle nuove auto. Il progetto ha infatti avuto come obiettivo quello di padroneggiare il processo. Solo successivamente si proceder¨¤ con la produzione in serie.
Questo progetto non deve per¨° stupire perch¨¦ l¡¯azienda belga ne ha gi¨¤ avviati diversi del tutto simili. Insieme alla Bmw e alla Northvolt, la Umicore sta lavorando allo sviluppo congiunto di una catena completa per il recupero delle celle delle batterie delle auto elettriche in Europa. La compagnia belga ha inoltre firmato contratti di fornitura di materiale catodico con Lg Chem e Samsung Sdi.
Volkswagen
¡ª ?La Volkswagen ha costruito un impianto pilota di riciclaggio della batterie a Salzgitter (Germania), che nasce per riciclare le batterie che non possono avere una seconda vita nei sistemi di accumulo. Attualmente la linea pilota ¨¨ in grado di riciclare fino a 3.600 batterie l'anno (circa 1.500 tonnellate). Il processo di riciclaggio non richiede la fusione ad alta intensit¨¤ energetica. Inizialmente gli accumulatori vengono scaricati completamente e smontati. Le singole parti vengono macinate in granuli nel trituratore e poi essiccate. Oltre all'alluminio, al rame e alla plastica, il processo produce anche una preziosa "polvere nera", che contiene importanti materie prime per le batterie come il litio, il nichel, il manganese e il cobalto, nonch¨¦ la grafite. La separazione e l'elaborazione delle singole sostanze tramite processi idrometallurgici (utilizzando acqua e agenti chimici) viene eseguita successivamente da alcuni partner specializzati che collaborano con la compagnia tedesca.
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