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Batterie usate: come si recuperano, riutilizzano e smaltiscono gli accumulatori a fine vita

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Batterie usate: come si recuperano, riutilizzano e smaltiscono gli accumulatori a fine vita
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Cosa accade alle batterie delle auto elettriche quando il loro ciclo di vita s'avvia verso la fine? È una delle domande che i lettori ci rivolgono più spesso quando parliamo di veicoli a emissioni zero. Cerchiamo dunque di dare una risposta, analogamente a quanto abbiamo già fatto su Quattroruote di settembre 2018.  

A

Il boom. Il destino degli accumulatori è un argomento di stringente attualità: come riporta la Commissione Europea nella relazione relativa all’attuazione del piano d’azione strategico per le batterie, nei prossimi anni la spinta alle tecnologie pulite farà impennare la  domanda, generando un giro d’affari annuo che in Europa potrebbe raggiungere i 250 miliardi di euro nel 2025. Stando all'Eafo, già oggi in Unione Europea, nei paesi Efta e in Turchia circolano un milione e mezzo di vetture elettrificate, tra emissioni zero e ibride plug-in.  

Sustainable aluminum for battery housing of Audi e-tron

Le "gigafactory". Secondo le stime di Eit Inno Energy, per produrre batterie su vasta scala sarà necessario costruire dai 20 ai 30 stabilimenti (alcuni, come la Gigafactory tedesca della Tesla e quella della Volkswagen di Salzgitter, sono già stati annunciati). La crescente domanda di batterie potrebbe infatti mettere in crisi la catena di approvvigionamento in Europa, che non riguarda solo la produzione delle celle, ma pure la disponibilità delle quattro materie prime essenziali, ovvero il litio, il nichel, il manganese e il cobalto.

C

Per tutti questi motivi, la Commissione Europea ritiene che debba essere potenziato "il passaggio verso un’economia circolare attraverso il recupero, il riutilizzo e il riciclaggio delle batterie". Ovvero, delle operazioni ben più complesse e costose dello smaltimento delle tradizionali batterie d'avviamento al piombo, completamente riciclabili a costi sostenibili.

2018 - Lancement d’Advanced Battery Storage

Il recupero. Il deperimento delle batterie delle auto elettriche è piuttosto lento, essendo costruite per durare nel tempo. La vita media è di circa 8 anni e, nella metà dei casi, gli accumulatori sono idonei al riutilizzo: con una capacità residua tra il 70 e l’80%, gli accumulatori possono essere ancora impiegati per lo storage in altre applicazioni e, pertanto, non ancora destinati allo smaltimento. Si parla, in questi casi, di "second life", seconda vita.

E

Renault. La Renault è tra le Case automobilistiche che riutilizzano gli accumulatori. Nel 2017, nel Regno Unito, il costruttore transalpino ha avviato una collaborazione con Powervault per la valutazione, in ambito domestico, delle performance di batterie già utilizzate dalle auto elettriche, sperimentandone la seconda vita in una cinquantina di unità abitative dotate di impianti fotovoltaici. Nel 2018, la Losanga ha annunciato la nascita del Battery Advanced System, un sistema di stoccaggio basato sugli ex accumulatori delle auto. Con una capacità di almeno 60 MWh, la soluzione è in grado di compensare gli squilibri della rete elettrica, fornendo le riserve di energia proveniente da fonti rinnovabili nei momenti di divario tra produzione e consumo.

F

Nissan. Di particolare effetto è l’iniziativa della Nissan, che ha dotato lo stadio Johan Cruijff di Amsterdam del più grande sistema di stoccaggio in Europa (foto qui sopra), realizzato con le batterie di 148 Leaf collegate a 4.200 pannelli fotovoltaici. La casa giapponese sta inoltre contribuendo al progetto Melilla Second Life di Enel, per la fornitura di batterie riciclate (ben 90, per un totale di 1,7 MWh) da destinare all’impianto di storage della città spagnola situata sulla costa nordafricana e rifornita da una rete locale. Tale sistema dovrebbe garantire l’affidabilità del servizio alla popolazione.

Audi e-tron 50 quattro

Lo smaltimento: le fasi preliminari. Se gli accumulatori non sono più utilizzabili, neanche per delle applicazioni alternative, bisognerà ricorrere allo smaltimento. La prima fase consiste nell’abbattimento della carica elettrica: l’energia residua, in pratica, viene scaricata del tutto, scongiurando rischi di folgorazione. Terminata questa fase iniziale, il pacco batterie viene disassemblato: un’operazione non semplice, come si può ben intuire dalla grafica qui sopra (relativa, in questo caso, agli accumulatori dell’Audi e-tron). Una volta tolto l’involucro, è possibile rimuovere i vari moduli in esso contenuti, contenenti a loro volta le singole celle (qui sotto, un modulo della Leaf).  

H

Il recupero dei materiali. Una volta superate le tre fasi citate, le stesse che consentono di usare gli accumulatori nella loro seconda vita, è possibile recuperare i materiali che costituiscono la cosiddetta "black mass" (litio, cobalto, manganese e nichel), ovvero la parte chimicamente attiva della batteria. Se le precedenti operazioni avvengono anche in Europa, soprattutto in Germania, l’estrazione di questi metalli viene in genere effettuata in Asia, dove sono presenti aziende in grado di recuperare tutti i materiali.  

I

Lo smaltimento europeo. Se l’ultima fase dello smaltimento è in Europa, l’operazione avviene mediante un ciclo pirometallurgico ad alta temperatura, che determina la fusione della "black mass" per ottenere nichel, cobalto e manganese. Il litio viene invece trattato come scoria, per poi essere riutilizzato nell’edilizia. Il processo idrometallurgico, invece, è una tecnologia chimico-fisica che consente di recuperare la maggior parte dei materiali delle celle, incluso il litio. Una ricerca italiana affidata dal Cobat al CNR Iccom (Istituto di chimica dei composti organometallici) sta studiando un nuovo processo idrometallurgico a minore impatto ambientale. Le prime concrete applicazioni potrebbero arrivare ben presto: secondo una comunicazione trasmessa alla Commissione permanente del Senato, il Cobat "ha già individuato i partner per la realizzazione di un impianto pilota nel quale sperimentare tecnologie di ultima generazione per il trattamento ed il recupero degli accumulatori al litio".

COMMENTI

  • "...Se le precedenti operazioni avvengono anche in Europa, soprattutto in Germania, l’estrazione di questi metalli viene in genere effettuata in Asia, dove sono presenti aziende in grado di recuperare tutti i materiali...." Figuriamoci. Poi leggo una cosa ancora migliore: "...Il litio viene invece trattato come scoria, per poi essere riutilizzato nell’edilizia..." Ottimo. Buttiamo ancora tutto dentro il cemento, che già di scorie ne è pieno e la rivoluzione ecogreen è completata. Dopo non lamentiamoci se nascono i bambini senza braccia...
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  • @ASSOUTENTI NAPOLI: Ssst!! Queste cose non le devi dire!! Guarda che stanno già studiando un sistema che comprime le nuove EV fino a farle stare in tasca. I parcheggi non serviranno più. Manca poco. Qualche anno ed il progresso verrà liberato dalle catene dell'ignoranza e dagli interessi corporativi. Ma guarda te, da quando Elio Rossi ha perso la sua proverbiale vena caustica, mi tocca farne le veci...
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  • L'uso intenso dell'auto non ci libererà, comunque, dalle questioni legate a problemi di traffico e mobilità, e da quelle legate alla produzione di particolati e polveri sottili.
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  • Sarebbe bello che l'italia partecipasse al consorcio europeo delle batterie evitando di rimanere fuori come spesso è accaduto dai consorzi europei.
  • Tutto bello, ma prima di smaltirle bisogna produrle. E parliamo di centinaia di milioni di pezzi.
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  • Tutto bello, ma lo smaltimento è costosissimo, quindi chi paga? L'unica soluzione è scaricare tutto lungo le coste della Somalia.
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  • Un caloroso grazie a tutta la redazione di 4ruote per aver fatto un po' luce su un argomento molto discusso e sopratutto usato dai detrattori dell elettrico.
  • La psicosi della scarsa durate delle batterie delle auto elettrificate è stata in piccola parte alimentata dagli scettici e dai negazionisti, ma in buona parte è colpa della Nissan che con la prima Leaf ha fatto un pessimo lavoro soprattutto a livello di gestione software. Se tutti i costruttori, in futuro, raggiungeranno il livello della Tesla , che già ora statisticamente porta ancora in perfetta efficienza le proprie batterie anche dopo 350k km, (e dall'anno prossimo esordirà con accumulatori che potranno superare il milione e mezzo di km), non ci sarà alcun problema a riciclare e recuperare le poche batterie esauste, anche se il processo dovesse essere quasi antieconomico. Il cobalto poi, Tesla insegna che quasi non servirà più: già lo utilizza al 2,4% invece del circa 10% degli altri.
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  • Non è solo un problema dell'automotive, anzi. Per esempio, le batterie degli orologi, a causa di mercurio e litio, senza programmi sistematici di recupero, erano altamente inquinanti. Ora, nuove batterie senza questi elementi, grazie alla ricerca, permetteranno prestazioni analoghe o superiori, per esempio allungando i tempi di manutenzione degli orologi al quarzo.
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