L'arte del riciclo: le batterie dei veicoli elettrici
Le batterie agli ioni di litio sono le fonti di energia allo stato dell'arte per i veicoli elettrici e per i dispositivi elettronici portatili. E poiché il nostro universo alimentato a batteria continua a espandersi rapidamente, crescono anche le questioni relative a come riciclare queste batterie. C'è molto di più del riutilizzo di materiali e componenti. Nel processo sono coinvolti differenti metodi e soggetti. Il tutto è complesso, interessante e importante. È, in altre parole, un'arte. E come ogni arte che si rispetti, merita la giusta considerazione.
Il riciclo delle moderne batterie agli ioni di litio è un processo già abbastanza avanzato, con uno standard relativamente alto a livello globale. Ma le disposizioni dell'UE in materia di riciclo sono le più rigide e Polestar le ha adottate di prassi. Poiché progettiamo le nostre batterie per rispondere a tali normative, tutti i paesi dovranno aderire agli stessi standard indipendentemente dalla legislazione locale.
Il quadro normativo delle batterie alla fine del loro ciclo di vita è al momento in fase di esame nell'UE. Le nuove disposizioni confluiranno in una direttiva ancora più rigida, per garantire che le batterie (nel mercato dell'UE) siano sostenibili e sicure per l'intero ciclo di vita. Si prevede che tali disposizioni entreranno in vigore nel 2023.
Questo eserciterà le tanto agognate pressioni su fabbricanti, fornitori di materie prime, importatori e distributori di batterie, così come sui consumatori e sulle aziende di riciclo. L'attenzione ricade sulla tracciabilità e la trasparenza mirando a limitare i Battery Management Systems (il sistema usato per proteggere la batteria da un uso al di fuori dei margini di sicurezza). Ne conseguirà una maggior pressione sulle efficienze delle tecniche di riciclo, sul recupero dei materiali, sulla raccolta e sull'uso di materiali riciclati.
Ma non è solo l'UE a studiare nuove politiche per il riciclo delle batterie. Il Ministero dell'Industria cinese ha pubblicato delle linee guida per le strutture in cui si riciclano batterie per veicoli elettrici. Edite la prima volta nel 2018, queste linee guida includono la responsabilità dei produttori (i fabbricanti di veicoli stessi) e una piattaforma per la gestione della tracciabilità. Nel 2021, sono state introdotte ulteriori politiche tra cui un piano quinquennale che pone particolare attenzione ai cicli di vita dei trasporti elettrici e alla circolarità, al riutilizzo di batterie, alla gestione della tracciabilità dell'intero ciclo di vita e a un maggior supporto alle reti di riciclo, tracciabilità e tecnologia di riciclo.
In America del Nord, i governi federali, statali e locali esercitano autorità sullo smaltimento e il riciclo di batterie agli ioni di litio. E anche se le disposizioni di legge sulla gestione delle batterie sono sempre più diffuse, non vi sono politiche specifiche che impongano il riciclo di batterie agli ioni di litio. Questo significa che i singoli stati o le singole località possono stabilire le proprie linee guida per lo smaltimento delle batterie.
Prima che possa avvenire qualsiasi riciclo, la batteria dev'essere anzitutto rimossa dal veicolo. Una volta rimossa, dev'essere completamente scaricata e resa sicura per la manipolazione. Questa operazione di scaricamento è effettuabile tramite diversi metodi come il pretrattamento termico, i bagni d'acqua salata e lo scaricamento controllato attraverso circuiti esterni. Quando si esegue lo scaricamento, l'elettricità rimanente viene estratta e inviata alla rete o sfruttata nella struttura di riciclo stessa, così da non sprecare nulla.
Dopo aver scaricato la batteria, ha luogo la parte di smantellamento del processo di riciclo, che avviene manualmente. Questo è il momento in cui vengono rimossi tutti i diversi componenti che stanno attorno alla batteria, come fili elettrici, connettori, sistemi di raffreddamento e così via, per arrivare alle celle delle batterie. A quel punto, viene utilizzato il pretrattamento meccanico per frantumare ripetutamente la batteria. Si crea così una miscela di poveri che viene poi setacciata per generare la cosiddetta massa nera. Quest'ultima contiene minerali quali cobalto, litio, manganese e nichel, utilizzabili per batterie successive una volta trattate chimicamente.
Quando vengono estratti minerali mediante pirometallurgia, l'intera batteria (o una batteria smantellata) viene posta in una fornace a 1000 °C per generare leghe, metallina e loppa che vengono successivamente trattate. Un'altra tecnica comunemente utilizzata per estrarre minerali è il trattamento termico. In questo caso la batteria viene riscaldata a 100-500 °C con conseguente poca perdita di materiale e una maggior estrazione di nichel, cobalto e manganese. Questo metodo è applicabile sia prima che dopo il pretrattamento meccanico. Infine c'è l'idrometallurgia, che ha luogo spesso come passaggio finale. Attraverso tale metodo, le sostanze pure possono essere estratte aggiungendo diversi solventi come le soluzioni acide.
Alcune società applicano solo l'iniziale frantumazione o diselettrificazione. Altre scelgono la pirometallurgia, il trattamento termico oppure ancora l'idrometallurgia. Ecco perché ci sono una molteplicità di aziende diverse coinvolte nel circuito del riciclo.
Molte aziende in questo settore stanno al momento studiando e investendo nella combinazione di trattamento termico e meccanico, poiché pare sarà la prossima rivoluzione nel riciclo di batterie. Queste nuove normative sulle batterie potrebbero anche portare alla creazione di un documento che aggiungerà trasparenza al processo di riciclo delle batterie: un passaporto batterie. Questo passaporto sarà soprattutto un modo per tutte le aziende di riciclo/rottamazione di vedere i parametri esatti della batteria. È un documento digitale che rappresenta la vita della batteria, comprendente informazioni sui suoi minerali e da dove vengono, il luogo di fabbricazione della batteria e come riciclarla.
A causa della longevità delle batterie per auto elettriche e alla relativa novità del mercato di veicoli elettrici, i flussi di rifiuti derivanti dall'elettronica di consumo sono una fonte importante per il riciclo di batterie. Attualmente, solo una piccola parte di tali rifiuti generati ogni anno viene raccolta e correttamente riciclata. Le batterie all'interno di tali dispositivi contengono gli stessi minerali delle batterie per veicoli elettrici. Il riciclo di batterie di vecchi apparecchi elettronici non solo farebbe bene all'ambiente, ma fornirebbe anche i minerali tanto ricercati per la fabbricazione di altre batterie.
Nel proprio piccolo, ognuno di noi può contribuire alla fabbricazione di future batterie riciclando quelle vecchie. E in qualità di settore industriale, dobbiamo fare tutto quanto in nostro potere per rendere il processo di riciclo il più sostenibile ed efficiente possibile.
Il riciclo di batterie è di fatto un'arte. Un tipo di arte che possiamo tutti apprezzare.
