Caso studio
Che sia per l’elettrificazione della mobilità o dei consumi energetici, il mercato delle batterie agli ioni di litio è sempre più in crescita. Tra il 2022 e il 2030 la domanda globale aumenterà di quasi sette volte, raggiungendo i 4,7 terawattora nel 2030.
Le batterie agli ioni di litio le troviamo nella maggior parte dei prodotti tecnologici di uso comune: da smartphone, laptop e tablet a biciclette elettriche e scooter; e come accumulatori hanno un ruolo essenziale nel rendere le energie da fonti rinnovabili più affidabili e programmabili.
Tuttavia hanno un grosso problema: contengono materie prime critiche come cobalto, grafite e nichel. Questi minerali sono considerati critici dall’Unione Europea perché la loro estrazione è spesso complessa, impattante dal punto di vista ambientale e messo a rischio da fattori geopolitici esterni capaci di influenzare il mercato dei prezzi e l’intera catena del valore.
Ecco perché il riciclo delle batterie agli ioni di litio è una questione di competitività economica e ambientale. Secondo l’istituto tedesco Fraunhofer ISI, la capacità di riciclo installata per le batterie agli ioni di litio in Europa potrebbe aumentare a oltre 400.000 tonnellate all’anno entro il 2026. Ma tra un design delle batterie poco circolare, mancanza di tecnologie di riciclo standard e impatti ambientali ancora poco definiti, c’è ancora molto lavoro da fare.
Riciclo delle batterie al litio: cosa succede dopo la raccolta
Dopo la raccolta e una prima valutazione, gran parte delle batterie al litio vengono inviate alla fase di triturazione, un passaggio fondamentale nel processo di riciclo. In base alle dimensioni dell’impianto, possono essere frantumate interamente oppure solo in parte. Prima di questa fase, le batterie vengono scaricate o trattate per evitare incendi, un rischio comune legato alla presenza di energia residua.
Dalla triturazione si ricavano vari materiali, tra cui:
- “Black mass”, una polvere granulare composta da catodi e anodi frantumati;
- Lamine di rame e alluminio che sorreggono i materiali attivi;
- Separatori plastici usati per evitare cortocircuiti;
- Altri componenti in plastica;
- Contenitori in acciaio;
- Elettrolita, il liquido conduttore interno.
La black mass è la frazione più preziosa, perché contiene metalli critici come nichel, cobalto e litio, che possono essere recuperati e trasformati in nuovi componenti per batterie. Tuttavia, non esiste uno standard industriale per questa sostanza: la sua composizione può variare molto in base al tipo di batteria e al metodo di triturazione usato.
Il recupero dei metalli dalla black mass avviene principalmente con due tecnologie:
- Pirometallurgia, un processo che recupera nichel e cobalto. Può essere ampiamente applicata a diversi materiali per elettrodi, ma richiede temperature operative superiori a 1.000 °C e quindi comporta un elevato consumo energetico
- Idrometallurgia, che sfrutta liquidi e reazioni chimiche per estrarre anche litio e manganese in modo più efficiente.
Entrambi i metodi sono in fase di sviluppo negli Stati Uniti e, una volta recuperati, i metalli devono essere ulteriormente raffinati per diventare materia prima per nuove batterie.
Parallelamente, si sta sperimentando una terza via, detta riciclo diretto o “cathode-to-cathode”, che punta a preservare la struttura originale dei catodi. Questo approccio promette minori consumi energetici e un processo più semplice rispetto ai metodi tradizionali, ma è ancora in fase sperimentale.
L’esempio di Tozero
A differenza dei metodi tradizionali per il recupero e riciclo del litio, che avvengono tramite fusione ad alta temperatura con possibile perdita di materiali e significative emissioni, Tozero è la prima azienda in Europa a fornire ai clienti litio recuperato riducendo le emissioni di circa il 70% rispetto all’estrazione convenzionale del minerale.
Il processo di lisciviazione assistita da CO2 consente di riciclare diversi tipi di batterie, producendo litio riciclato di elevata purezza per uso industriale diretto.
Nove mesi dopo l’apertura dell’impianto pilota, l’azienda di Monaco di Baviera ha consegnato il primo lotto di litio riciclato a clienti commerciali, dimostrando un tasso di recupero del litio stabile che soddisfa l’obiettivo dell’80% fissato dall’UE per il 2031. Tozero prevede di trattare 30.000 tonnellate di rifiuti di batterie all’anno entro il 2026.
Gli impianti di riciclo di Haiki+
Il settore del riciclo delle batterie è in rapida evoluzione, anche in Italia, spinto dalla necessità di recuperare materiali critici e ridurre l’impatto ambientale della transizione energetica. Con i suoi due impianti in Piemonte e in Abruzzo. Haiki + lavora sul recupero del litio, sia da batterie domestiche (ovvero dei dispositivi elettronici) sia da autotrazione.
Attraverso sistemi di shredding Haiki+ è in grado di recuperare completamente la black mass contenente litio, separandola da metalli utilizzabili come acciaio, alluminio, rame e le plastiche impiegate per l’involucro. “Oggi la black mass si ricicla in Cina e si sta iniziando a fare qualcosa in Germania. Ma nessuno è operativo in Italia – ha dichiarato a Materia Rinnovabile l’amministratore delegato di Haiki+, Giovanni Rosti. “Noi vogliamo essere i primi, sviluppando una tecnologia idrometallurgica proprietaria per recuperare sali di metallo e grafite, replicando la filiera di raccolta e riciclo completo delle batterie al piombo”.
Oggi, in Italia, le batterie al litio a fine vita sono ancora poche – meno di 10.000 tonnellate – e hanno un ciclo di vita abbastanza lungo. Ma i numeri stanno aumentando in maniera significativa: entro il biennio 2028-2030 Haiki + si aspetta una crescita esponenziale di batterie al litio dismesse.
