L’ABC della mobilità sostenibile/Cosa sono le “materie prime critiche”?
Quando si parla di mobilità elettrica, è sempre più importante conoscere anche gli elementi che costituiscono la filiera. E' il caso delle materie prime critiche: di cosa si tratta? L’Unione Europea ha identificato 34 “materie prime critiche” la cui disponibilità sarà determinante per la transizione ecologica, perché sono usate per tecnologie che mirano alla riduzione dell’inquinamento atmosferico e alla decarbonizzazione.
Le materie prime critiche vengono usate per esempio nelle turbine eoliche, nei pannelli fotovoltaici e nelle batterie per le auto elettriche; queste tecnologie richiedono una grande quantità di minerali e metalli, con una domanda prevista in continua crescita nei prossimi anni. Si stima, per esempio, che al 2030 l’Europa avrà bisogno di 18 volte più litio e 5 volte più cobalto rispetto ai livelli attuali per la fabbricazione di batterie per veicoli elettrici e stoccaggio di energia. Nel 2050, questo fabbisogno crescerà a 60 volte più litio e 15 volte più cobalto rispetto ai livelli attuali. La domanda crescerà esponenzialmente anche per il neodimio, elemento chimico usato per la produzione di magneti permanenti ultrapotenti.
Analizzare la filiera produttiva di questi materiali è importante per capire eventuali criticità, in termini di approvvigionamento e sostenibilità ambientale. Lo ha fatto il laboratorio RISE (Research & Innovation for Smart Enterprises) dell’Università di Brescia in uno studio sulla supply chain del litio.
Il litio viene usato nelle batterie sotto forma di composti chimici, ricavati da processi di raffinazione; l’estrazione si concentra in Australia, America Latina e Cina, mentre la raffinazione soprattutto in Cina. Queste concentrazioni comportano possibili rischi di fornitura che potrebbero rallentare o bloccare la produzione di batterie: è importante quindi diversificare le forniture e potenziare il riciclo di questo materiale.
La durata della vita di una batteria agli ioni di litio si misura in funzione del suo stato di salute, cioé la capacità residua rispetto alla capacità originale. Ad esempio, il pacco batteria di un veicolo elettrico con stato di salute tra il 75% e il 90% può essere riutilizzato per un’applicazione che richiede prestazioni inferiori, come un accumulatore di energia per fonti rinnovabili. Se lo stato di salute è compreso tra 65% e 75%, può essere ricondizionato, sostituendo le celle esauste. Infine, quando le batterie raggiungono il 65% dello stato di salute iniziale vengono destinate al riciclo. Pratiche circolari e maggiore riciclo nella catena di approvvigionamento per le batterie al litio offrono diversi vantaggi, come la riduzione del rischio di fornitura delle materie prime critiche, e, dal punto di vista della sostenibilità, il riciclo delle batterie agli ioni di litio comporterebbe un minore impatto sui siti estrattivi, e sulle comunità locali.
Un aspetto rilevante riguarda il fine vita delle batterie agli ioni di litio, un processo complesso, perché i metodi ad ora in uso non garantiscono un recupero completo di tutti i materiali “critici.” Progetti come AMELIE stanno sperimentando approcci combinati per massimizzare il recupero dei metalli critici e migliorare la sostenibilità della filiera; AMELIE coinvolge sei atenei italiani - Università di Brescia, Università di Padova, e i Politecnici di Milano, Torino e Bari – e l’azienda Italtel, e punta a garantire entro il 2031 un recupero sostenibile di oltre il 90% di litio e cobalto delle batterie.
All’Università di Brescia è stata poi sviluppata una tecnologia per il recupero di metalli strategici da batterie agli ioni di litio, usando un trattamento termico a microonde della polvere derivante dai pretrattamenti delle batterie esauste. Questo trattamento accelera le reazioni chimiche rispetto ai metodi tradizionali, riducendo tempi e consumo di energia e permettendo di accelerare il recupero del litio e di altri metalli presenti nelle batterie.
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