Le batterie dei veicoli elettrici contengono una chimica complessa e molte utilizzano ancora metalli preziosi nei loro componenti. Le batterie sono ingombranti, pesanti e, all'inizio della vita di un veicolo elettrico, estremamente ad alta intensità energetica da produrre. La maggior parte del debito di carbonio di un veicolo elettrico deriva dalla produzione della sua batteria.
Di conseguenza, se i veicoli elettrici devono essere davvero migliori delle auto a benzina o diesel durante l'intero ciclo di vita, dalla creazione allo smaltimento, il riciclaggio o il riutilizzo delle batterie agli ioni di litio è una necessità. È un problema che viene affrontato al momento con oltre 250.000 tonnellate di componenti di batterie di scarto create per milione di veicoli elettrici che raggiungono la fine della loro vita secondo i ricercatori delle università di Leicester e Nottingham.
Tuttavia, sono stati compiuti molti progressi e qui esaminiamo come le batterie dei veicoli elettrici possono essere trasformate da rifiuti in materie prime utili.
Innanzitutto, secondo Veolia, oltre il 90% di una batteria EV può essere riciclato (più vicino al 100% nella maggior parte dei casi). L'unica cosa che probabilmente ridurrà questa cifra è l'economia poiché solo parti delle batterie per veicoli elettrici realizzeranno un profitto per un'azienda di riciclaggio. Tuttavia, con la regolamentazione, le aziende potrebbero essere obbligate a massimizzare ciò che viene recuperato e questo è già visto attraverso cose come la Direttiva sulle batterie dell'UE, che significa che almeno il 50% di una batteria deve essere riciclata.
In secondo luogo, ci sono numerose aziende nel Regno Unito e nei più grandi mercati di veicoli elettrici già dedicate al riciclaggio delle batterie. RSBruce, un'azienda di recupero di metalli preziosi di lunga data, ha aperto una struttura dedicata per occuparsi in modo specifico dei rifiuti di batterie del Regno Unito. L'azienda francese Veolia ha appena annunciato che entro il 2024 disporrà di una struttura in grado di riciclare il 20% dei rifiuti di batterie per veicoli elettrici del Regno Unito. SYNETIQ, un'altra azienda di riciclaggio con sede nel Regno Unito, ha aperto il suo primo impianto dedicato di batterie fuori uso lo scorso anno. Molti altri stanno arrivando.
In quarto luogo, i produttori stessi stanno iniziando ad assumersi la responsabilità del riciclaggio. VW ha aperto un impianto pilota a Salzgitter, in Germania, che ricicla 3600 sistemi di batterie all'anno. Renault sta già riciclando quasi tutte le sue batterie per veicoli elettrici, attraverso lo smantellamento o l'uso di una seconda vita. GM negli Stati Uniti punta a riciclare fino al 100% dei materiali recuperabili dalle batterie dei suoi veicoli elettrici entro il 2025 e tutti gli altri produttori di veicoli elettrici stanno investendo in iniziative.
Infine, e come accennato in precedenza, il riciclaggio non riguarda solo lo smantellamento delle batterie. Renault, BMW, Nissan, Volkswagen - e altri produttori di veicoli elettrici - stanno tutti investendo in progetti che riutilizzano le batterie dei veicoli elettrici "esaurite" per l'utilizzo nell'accumulo e nella fornitura di energia, con le unità di stoccaggio mobili di Renault nella foto. Chiamato "seconda vita", è un modo efficace di utilizzare batterie che sono ancora utilizzabili, ma non per le esigenze dei veicoli elettrici.
Esistono diversi modi per riciclare una batteria per veicoli elettrici con metodi sempre più efficienti, più puliti e con rendimenti più elevati. In tutti i casi, i materiali che le aziende di riciclaggio desiderano davvero sono i metalli preziosi come il litio, il nichel e il cobalto poiché possono essere riutilizzati in batterie nuove e sono anche difficili da smaltire grazie alla loro tossicità.
L'obiettivo meno efficiente e più semplice del riciclaggio è lo smantellamento attraverso la triturazione. I materiali dell'anodo e del catodo della batteria vengono letteralmente inseriti in un trituratore industriale per ridurli a "massa nera", una polvere composta sia da rifiuti che da sostanze desiderabili. Questo viene quindi elaborato mediante fusione in una fornace - il metodo meno efficiente, più sporco e dispendioso - o idrometallurgia. Questo utilizza vari solventi e acidi per far fuoriuscire i materiali preziosi dalla massa nera, sebbene questo processo richieda molta acqua e produca rifiuti tossici.
Sebbene i metodi di cui sopra siano i più comunemente utilizzati al momento, vengono innovativi metodi nuovi, a basse emissioni di carbonio e più efficienti. Il centro di ricerca ReCell negli Stati Uniti ha sperimentato un nuovo metodo chiamato "flottazione della schiuma".
È un processo che è stato utilizzato nell'industria mineraria per oltre un secolo per separare vari minerali a seconda che galleggiano o affondano. Sebbene i materiali catodici generalmente affondino e siano difficili da separare, l'introduzione di una sostanza chimica che rende galleggiante l'ossido di cobalto litio nichel manganese rende la separazione più facile e non ha alcun effetto né sulle prestazioni né sulla purezza del materiale catodico.
La maggior parte dei metodi di recupero esistenti sacrificano la qualità e quindi sono meno utili per produrre nuove batterie per veicoli elettrici. La flottazione della schiuma, che è stata sperimentata dall'ente statunitense per il riciclaggio delle batterie, il ReCell Center, consente a più prodotti riciclati di tornare nelle linee di produzione di nuove batterie, migliorando le credenziali ambientali e incidendo sui costi riducendo la necessità di materie prime dall'estrazione mineraria.
Veolia, che presto aprirà il suo nuovo stabilimento nelle West Midlands, sta utilizzando un processo che chiama "minerario urbano". Sembra stravagante, ma essenzialmente si tratta solo di recuperare il prezioso materiale della batteria utilizzando i metodi esistenti. Il termine entra in gioco quando si descrive come il riciclaggio delle batterie esistenti ridurrà la necessità di estrarre materie prime. Veolia ritiene che, riciclando, noto anche come "minerario urbano", è possibile ridurre significativamente la quantità di acqua utilizzata nella produzione delle batterie e ridurre le emissioni di gas serra dalla produzione di circa il 50%.
Sebbene oltre il 90% dei componenti della maggior parte delle attuali batterie agli ioni di litio possa essere riciclato, come mostrato sopra, i processi attraverso i quali ciò accade non sono semplici. Ciò che alcuni produttori ed esperti di batterie stanno facendo ora è progettare la riciclabilità nelle celle nella fase di produzione. Questo ripensamento delle batterie renderebbe più semplice e pulito il loro riutilizzo al termine della loro vita utile.
Un altro fattore è il crescente movimento verso la rimozione del cobalto dalla chimica delle batterie. Ciò semplificherà il processo di riciclaggio e ne ridurrà la tossicità. Stellantis, ad esempio, sta cercando di avere una nuova batteria chimica priva di cobalto in produzione entro il 2024. Nissan sta facendo altrettanto per ridurre i costi e migliorare le prestazioni, e la maggior parte delle altre grandi case automobilistiche si sta dirigendo in questa direzione.
Il gigante mondiale delle batterie, CATL, sta cercando di abbandonare del tutto il litio. Funziona con batterie agli ioni di sodio, qualcosa che ridurrebbe il costo delle batterie grazie all'abbondanza di sodio e alla facilità di estrazione. Ci sono dei compromessi, in quanto le batterie agli ioni di sodio sono in genere meno dense di energia rispetto agli ioni di litio. D'altro canto, hanno una durata maggiore, possono essere caricati più velocemente, funzionano bene a basse temperature e sono meno inclini agli incendi.
Infine, il riutilizzo della batteria aumenterà in modo significativo. Le cosiddette "economie circolari" vengono create dai produttori attraverso gli schemi di seconda vita che abbiamo menzionato sopra. Tesla prevede di riciclare le batterie in modo da ridurre quasi a zero il fabbisogno di materiali di nuova estrazione. Secondo CTO, JB Straubel:“Tesla sta sviluppando più processi per migliorare il riciclaggio delle batterie per recuperare più materiali attivi. Quello che vogliamo è un circuito chiuso che riutilizzi gli stessi materiali riciclati."
Alcuni scettici dei veicoli elettrici indicheranno le batterie scariche e dichiareranno che si tratta di un disastro di rifiuti in divenire, ma non è così. In definitiva, mentre le batterie contengono materiali che i produttori di veicoli elettrici desiderano e che ridurranno i loro costi, il riciclaggio prospererà. Oltre a ciò, i governi regoleranno quasi sicuramente il settore per garantire che le discariche siano ridotte al minimo e che le sostanze chimiche pericolose vengano trattate correttamente.
Ciò che è importante ricordare in tutto questo è che tutte le moderne batterie per veicoli elettrici avranno una durata utile di almeno 10 anni. La maggior parte dei produttori di veicoli elettrici garantisce le proprie celle per circa così tanto tempo e almeno 100,00 miglia. Abbiamo visto esempi di alcuni veicoli elettrici, come una Tesla Model X, che accumulano oltre 400.000 miglia su celle originali. Inoltre, se e quando è necessaria una nuova batteria, sostituirla è un processo relativamente semplice. C'è anche un'industria in crescita di società indipendenti (come i veicoli elettrici Cleevley) che adattano batterie e sistemi di gestione elettronica più nuovi, più grandi e più efficienti ai veicoli elettrici più vecchi con Nissan LEAF di prima generazione che ora sfoggiano batterie da 60+kWh e elettronica di potenza moderna, entrambi prolungando la loro vita e migliorare l'esperienza del proprietario.
