In Europa, la direttiva 2006/66/CE che riguarda le batterie e gli accumulatori richiede il riciclo della batteria di un’auto elettrica al litio di almeno il 50%. È inoltre vietato abbandonare o incenerire le batterie delle auto elettriche.
In Francia, il settore del riciclo è composto principalmente da due aziende: la SNAM (Société Nouvelle d’Affinage des Métaux) nel Rhône e Euro Dieuze in Mosella.
Le Fasi del Riciclo della Batteria di un’Auto Elettrica
1. Raccolta delle batterie e smontaggio
Le batterie vengono prima raccolte in centri specializzati per procedere al smontaggio di ogni elemento.
La prima fase consiste nel completare la scarica della batteria e poi estrarla dal veicolo, operazione che richiede circa 1 ora di lavoro. Questa operazione può essere effettuata direttamente dal costruttore automobilistico, da un centro di rottamazione specializzato o dall’azienda di riciclaggio.
La fase successiva è il smontaggio della batteria, che viene spesso realizzata direttamente dalla fabbrica di riciclaggio. La batteria deve quindi essere collocata in un sarcofago di trasporto per essere trasferita dal centro di estrazione a un centro specializzato nel riciclaggio delle batterie.
La fase di disassemblaggio è piuttosto laboriosa poiché una batteria è composta da diversi moduli, che a loro volta contengono centinaia di celle individuali di litio. Ad esempio, una Renault Zoé è composta da 48 moduli metallici, che devono essere aperti uno per uno per estrarre i metalli contenuti all’interno.
Durante il smontaggio delle batterie, ogni pezzo viene separato e ogni componente è riciclato in modo diverso. Si trovano in particolare componenti elettronici, elementi strutturali, plastica e, naturalmente, metalli: ogni elemento andrà in un settore di riciclaggio adeguato.
Le aziende specializzate nelle batterie delle auto elettriche trattano principalmente le celle al litio, che contengono, tra l’altro, litio, cobalto, nichel e manganese. L’obiettivo è quindi separare tutti questi elementi per riciclarli, attraverso diversi processi e in particolare il trituramento.
2. Triturazione e trattamento dei metalli
Per estrarre i metalli contenuti nelle celle delle batterie, sono possibili diverse tecniche, come la triturazione, l’idrometallurgia e la pirometallurgia.
La triturazione viene utilizzata per separare gli elementi delle celle elettriche: le macchine producono quindi piccoli pezzi di rame, alluminio o plastica. La triturazione consente anche di ottenere una polvere nera che contiene tutti i materiali attivi della cella, come litio, cobalto o nichel.
Questi metalli rari possono essere separati mediante processi fisico-chimici: concretamente, la polvere nera trascorrerà circa una settimana in un vaso chimico e, al termine del processo, si troveranno ad esempio pezzi di nichel. Questa è chiamata idrometallurgia, tecnica mediante la quale i metalli ferrosi vengono separati magneticamente da quelli non ferrosi.
Oltre alle tecniche combinate di triturazione e idrometallurgia, può essere utilizzata anche la pirometallurgia. Questo metodo consiste nell’introdurre le celle agli ioni di litio in forni di pirolisi affinché vengano portate ad alta temperatura e i metalli si separino per condensazione. Da questo metodo emergono tre prodotti: metalli ferrosi, metalli non ferrosi e scorie.
Una volta che i metalli sono stati separati, devono essere purificati e riportati allo stato solido per poter essere riutilizzati.
3. Recupero e riutilizzo delle materie prime
Tutto l’interesse di queste diverse tecniche di frantumazione o di pirometallurgia è il recupero delle materie prime per riutilizzarle in altre industrie. I diversi metalli vengono quindi riportati allo stato solido per ottenere ciò che i professionisti chiamano “torte“.
I metalli non ferrosi, come rame, nichel o alluminio, vengono affinati in soluzioni acide per essere utilizzati nella metallurgia. Ad esempio, l’idrossido di nichel viene utilizzato per comporre un acciaio inox o una lega, che può servire in prodotti di uso quotidiano come le lame dei coltelli da cucina o le guide delle porte da garage.
I metalli ferrosi, invece, sono utilizzati per le acciaierie e in particolare per coltelli di lusso o nei dischi dei freni dei treni ad alta velocità.
Infine, i trattamenti eseguiti sui metalli consentono di ottenere scorie, che sono sottoprodotti derivanti dalla fusione ad alta temperatura dei metalli in forma liquida. Queste scorie possono essere utilizzate nella produzione di lana di roccia e sono apprezzate come materiali di riempimento per strade o come materia prima per il cemento.
Questi metalli sono anche utilizzati come materie prime nella produzione di nuove batterie per auto elettriche. La sfida del riciclo a ciclo chiuso è garantire una forma di indipendenza per l’Europa nell’accesso a queste materie prime, che vengono estratte inizialmente in altri paesi. Gli attori di quest’industria desiderano infatti attuare un’economia circolare che permetta di ridurre il trasporto e soprattutto l’estrazione di questi metalli rari.
Tuttavia, i metalli riciclati non sono più abbastanza puri per essere riutilizzati nella produzione di batterie. Per questo motivo, alcuni scienziati hanno sviluppato una soluzione chimica per rendere i metalli ultra-puri: si tratta dell’azienda Solvay, che ha uno stabilimento a La Rochelle. L’azienda tratta quindi questi metalli in vasche chimiche, per conferire loro una purezza superiore al 99%.
Il processo non è ancora redditizio, ma gli industriali sono ottimisti e pensano che lo diventerà grazie all’aumento del numero di batterie da riciclare negli anni a venire.
I rifiuti non riciclati dal riciclaggio di una batteria elettrica
Prima di tutto, bisogna sapere che non tutte le batterie vengono riciclate. Infatti, molti costruttori cercano soluzioni per offrire una seconda vita alle batterie delle loro auto elettriche, in particolare con l’uso stazionario e lo stoccaggio dell’energia.
Questa soluzione viene utilizzata nel caso in cui la batteria abbia ancora energia che può essere utilizzata. Altrimenti, la Direttiva Europea menzionata in precedenza stabilisce che i costruttori sono responsabili delle loro batterie e devono riciclare queste ultime da soli o affidandosi a un’azienda specializzata nel riciclaggio delle batterie.
Tuttavia, non tutti gli elementi di una batteria possono essere riciclati. Esistono infatti elementi residui che non hanno un valore sufficiente rispetto al costo del riciclaggio. Le materie plastiche, i carboni, i grafiti o anche le particelle filtrate dalle ciminiere durante il riciclaggio dovranno essere sepolte in discariche specializzate.
Secondo un’intervista della SNAM per Automobile Propre, « il 2% dei rifiuti derivanti dal riciclaggio non può essere trattato e viene inviato alla sepoltura […] ovvero 20-30 tonnellate all’anno su 6000 tonnellate ». Per altre fonti, questa cifra può arrivare fino al 10% di rifiuti sepolti.
L’inquinamento generato
A seconda dei metodi utilizzati, il riciclo di una batteria di auto elettrica può generare inquinamento. È particolarmente il caso della pirometallurgia, dove i forni ad alta temperatura consumano enormi quantità di energia e rilasciano gas a effetto serra, in particolare CO2.
Tuttavia, il settore del riciclo in Europa innova per proporre soluzioni più ecologiche. Ad esempio, il progetto ReLieVe (Riciclo delle batterie agli ioni di litio per veicoli elettrici), sostenuto da Suez, Eramet e BASF, mira a riciclare il 100% delle batterie entro il 2025 grazie a un processo innovativo.
Possiamo anche citare la società tedesca Duesenfeld, che utilizza un metodo di riciclo a freddo, che consentirebbe di consumare il 70% di energia in meno e di riutilizzare l’85% dei materiali per nuove batterie.
Se desiderate saperne di più su questo settore promettente, vi invitiamo a leggere il nostro articolo sul riciclo delle batterie per auto elettriche nel 2020.