il riciclo delle batterie al litio un problema aperto

il riciclo delle
batterie al litio
un problema aperto
Jon Garcia Aguirre
Stagista progetto Fomento San Sebastian
luglio 2014
Telios
FONDAZIONE ONLUS
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Introduzione
L’utilizzo di litio attuale è stimato in 25.000 tonnellate all’anno. Questo materiale è usato
nella fabbricazione di batterie per computer, smartphone e altri dispositivi elettronici
portatili. Un'altra applicazione importante è il suo utilizzo per le batterie delle auto
elettriche.
Oggi, la maggior parte del mercato di litio è destinato alla produzione di batterie agli ioni di
litio, le quali hanno il triplo dell’energia di quelle al nichel/metallo e il doppio della potenza.
I giacimenti di litio si trovano in Bolivia, Argentina, Cile, Cina, Stati Uniti e Australia. Invece,
la produzione di batterie al litio è concentrata in Asia (60% della produzione mondiale nel
2012), con il Giappone che fa da apripista.
Questo metallo si trova più frequentemente in combinazione con sali, compreso quello
marino e i più grandi giacimenti mondiali si trovano nei laghi salati delle Ande sopra i
3.500m. Di quelli i due più importanti sono il lago di Atacama in Cile e il lago di Uyuni in
Bolivia con un’estensione di 12.000 km2. La Bolivia infatti possiede circa il 50% delle
riserve mondiali.
Dai loro giacimenti di carbonato di litio si estrae oltre l’85% delle risorse mondiali. Quindi
nel futuro il Sudamerica potrebbe assumere un maggior peso nelle vicende globali. Nuovi
mercati geo-strategici si stanno aprendo in Bolivia, Cile e Argentina. Ovunque si sta
combattendo una guerra per il controllo delle risorse, fatta per il momento solamente da
industria, finanza e diplomazia.
Questo ampio sviluppo delle batterie al litio pone anche altre domande. Che si fa con le
batterie quando sono state utilizzate? Inquinano l’ambiente? Sono pericolose? I loro
materiali possono essere riciclati e riutilizzati? Ci sono delle normative ambientali che
regolano questa attività?
Applicazione delle batterie litio – ion
Il litio è presente in molti applicazioni: nel mondo portabile – ricaricabile (cellulari,
computer, tablet ecc.), nel trasporto elettrico (bici elettriche, veicoli ibridi ed elettrici), in
applicazione stazionarie (accumulo energetico nella industria, unità modulari per
applicazione “off – grid”, fornitura di servizi accessori alla rete elettrica) e in altre settori
(aeronautica, aerospaziale ecc.).
Utilizzo del litio per i veicoli
Le automobili elettriche rappresentano il futuro del trasporto privato secondo molti
osservatori. Il rapporto “Electric and Plug-in Hybrid Vehicles Roadmap” secondo la IEA
(International Energy Agency) ipotizza un rapido incremento.
Infatti, lo sviluppo delle auto elettriche dipenderà in gran parte dalle batterie al litio. Oggi, il
consumo di litio per la produzione di batterie per le auto elettriche è in aumento (dal 8% in
2002 al 27% in 2012 della produzione totale). L’aumento della sua importanza nel mercato
automobilistico e tecnologico fa prevedere che la sua domanda sarà in aumento.
Quindi, nuove batterie devono essere sviluppate a costi competitivi e dovranno essere
ampliate le attività di ricerca correlate. Il progresso in questo senso è stato sensibile, con
l’arrivo sul mercato negli ultimi anni di batterie più compatte, efficienti e sopratutto più
economiche.
Lo sviluppo delle auto elettriche consentirà di ridurre il consumo di petrolio e le emissioni
di CO2 nel settore di trasporti nel 2030 – 2050, quindi i benefici ambientali saranno
evidenti.
Tossicità e Impatto ambientale delle batterie
Tutte le tecnologie di batterie contengono più o meno componenti tossici. Ciò detto, le
batterie litio - ion sono considerate più sostenibili da un punto di vista ambientale.
In relazione ai dati disponibili degli effetti che hanno vari tipi di batterie (Pb – acido, Ni –
Cd, NiMH, Li – polimero, Li – ion, Ni – Zn) sulla salute a breve termine in caso di
esposizione, sulla salute a lungo termino in caso di esposizione e sull’ambiente, quelli di
litio - ion hanno un impatto minore. Il pericolo del litio è dovuto alla sua reattività con l’aria
in quanto reagisce con l’ossigeno, generando prodotti tossici. Tuttavia, il litio non si trova
in eccessiva quantità nelle batterie.
La sua pericolosità viene dall’elettrolita (miscela fra un solvente organico e un sale di litio),
il quale è tossico e infiammabile.
Il solvente contiene LiPF6 (litio exafluorofosfato), LiClO4 (litio perclorato) e LiBF4 (litio
tetrafluoroborato). Una esposizione a questo elettrolita nel breve periodo può causare
effetti negativi sulla pelle, o all'intestino se ingerito. Tuttavia, ll solvente a contatto con
l’aria si volatilizza.
Altri tipi di batterie come quelle al Pb – acido sono più pericolose. Il Pb è un elemento
nocivo per la salute umana e si accumula nella natura. Invece il litio non è pericoloso per
la flora e la fauna. Le piante l’assorbono facilmente e sono un indicatore della sua
concentrazione nell'ambiente. E' vero anche che un eccesso di concentrazione di litio
nell’ambiente potrebbe essere altamente tossico.
Per valutare gli effetti di queste batterie e fare un confronto tra le loro differenti fasi di ciclo
di vita si puo fare un Life Cycle Assesment (LCA) utilizzando un software come quello “eco
indicator 99”, sviluppato per la Università di Brussels (progetto SUBAT) e così evidenziare
la pericolosità da un punto di vista ambientale.
Questo tipo di programma tiene in conto la tossicità e la produzione di elementi o
componenti dannosi e/o pericolosi per l’ambiente e per l'uomo durante l’intero ciclo di vita
della batteria. Quando si considera il ciclo di vita di una batteria bisogna considerare: la
estrazione, l'attività di trattamento (materiale e componenti), l’uso, il riciclaggio (batteria
usata) e lo smaltimento finale.
I componenti ambientali fondamentali che devono essere presi in considerazione sono
l'atmosfera, l’ambiente idrico, il suolo o sottosuolo, la vegetazione, fauna ed ecosistemi, il
paesaggio e la salute umana.
Prendendo questi fattori in considerazione, il software dà un punteggio per ogni
tecnologia. Si valuta così quanto il ciclo di vita di una batteria possa essere dannoso per
l’uomo e per l’ambiente, considerando tutte le fase e tutti i fattori ambientali.
In un studio fatto alla Università di Padova si utilizza il software eco-indicator e si prende
una tecnologia come riferimento (batteria al Pb, punteggio = 100). Nella presentazione dei
risultati viene fatta una suddivisione tra produzione e riciclaggio, perdite di energia dovute
al peso della batteria, perdite di energia dovute all’inefficienza.
Fonte: http://tesi.cab.unipd.it/25905/1/TESI_finale_in_PDF.pdf
Da un punto di vista ambientale sembra che le batterie Li – ion siano migliori di quelle al
Pb utilizzate in tante applicazioni.
Tuttavia, la dispersione nell'ambiente di milioni di batterie di litio - ion ogni anno ha spinto
gli scienziati a proporre politiche di governo più forti per incoraggiare il recupero, il riciclo e
il riutilizzo dei materiali delle batterie, secondo il principio “recovery – recycle and reuse”.
Riciclaggio dei materiali delle batterie
Si stima che l’Unione Europea (UE) produca circa 160.000 tonnellate di batterie esaurite
all’anno. Oltre a costituire una significativa fonte di rifiuti, queste batterie contribuiscono al
consumo di importanti quantità di risorse e metalli.
Oggi, quando si parla di batterie esaurite, si deve ricordare che sono batterie collegate ai
diversi settori:
•
•
•
Le piccole batterie portatile (cellulari, computer ecc).
Le batterie dei veicoli (ibridi ed elettrici)
Le batterie industriali.
Per ogni tipo di batteria la situazione di raccolta e trattamento è diversa.
Regolamentazione europea
La legislazione, gli standard del settore e le guide industriali dicono come gestire i rifiuti
delle pile e accumulatori. Per esempio, nel settore automobilistico esiste una entità,
EUROBAT, che è la voce unitaria del settore europeo delle batterie automotive e
industriali nelle discussioni regolatorie, che coinvolgono l’industria, le istituzioni europee e i
Governi Nazionali.
Riguardo alla legislazione generale, nel 2006 è entrata in vigore la Direttiva Batterie
Europea (Directive 2006/66/EC) che indica obiettivi da raggiungere riguardo al riciclo
delle batterie ed è particolarmente restrittiva verso le batterie al piombo e cadmio.
Questa direttiva vieta l'immissione sul mercato delle batterie di mercurio o cadmio in
quantità superiori ad una soglia prestabilita. Si promuove un livello elevato di raccolta e di
riciclo di rifiuti di pile ed accumulatori, e una migliore prestazione ambientale di tutti gli
operatori coinvolti nel ciclo di vita di pile e accumulatori.
Gli Stati membri devono adottare le necessarie misure per promuovere e ottimizzare la
raccolta differenziata dei rifiuti di pile e accumulatori, evitando così che questi siano
smaltiti come rifiuti urbani misti. I tassi di raccolta devono raggiungere il 45 % entro il 26
settembre 2016. Oggi, l'Italia arriva a un 30% scarso di raccolta.
Il riciclo dei materiali contenuti nelle pile e negli accumulatori doveva avere raggiunto,
entro settembre 2011, almeno il 65 % del peso medio di pile e accumulatori al
piombo/acido, e doveva essere raggiunto il massimo riciclaggio del contenuto di piombo
tecnicamente possibile; almeno il 75 % del peso medio di pile e accumulatori al nichelcadmio e massimo riciclaggio del contenuto di cadmio tecnicamente possibile; almeno il
50 % del peso medio degli altri rifiuti di pile e accumulatori.
Nel caso in cui non fosse disponibile un mercato finale valido o nel caso in cui una
valutazione dettagliata dell'impatto ambientale, economico e sociale, dimostrasse che il
riciclaggio non è la soluzione migliore, gli Stati sono autorizzati a destinare a discariche o
a depositi sotterranei questi rifiuti raccolti, contenenti cadmio, mercurio o piombo. Tuttavia,
è vietato lo smaltimento in discarica o mediante incenerimento dei rifiuti delle pile e degli
accumulatori industriali e per autoveicoli; solo i loro residui che siano stati sottoposti sia a
trattamento sia a riciclaggio possono essere smaltiti in discarica o mediante
incenerimento.
La Unione Europea ha introdotto la nuova direttiva sulle batterie, la Direttiva 2008/103/CE,
la quale modifica la direttiva precedente.
Gli Stati membri hanno messo in vigore le disposizione legislative, regolamentari e
amministrative necessarie per conformarsi alla nuova Direttiva. Oggi, i produttori sono
responsabili diretti del trattamento delle batterie esaurite.
Situazione in Italia
In Italia nel 2011 è stato approvato un decreto in accordo alla Direttiva che disciplina sul
mercato l’immissione delle pile e degli accumulatori, nonché la loro gestione (raccolta,
trattamento, riciclo e smaltimento) a fine vita, al fine di promuoverne un elevato livello di
raccolta e di riciclaggio. Viene specifica anche la responsabilità dei produttori di pile e di
accumulatori. Infatti sono i produttori che gestiscono i relativi costi dei sistemi di raccolta
separati di pile ed accumulatori.
Tuttavia, c’è una chiara differenza tra gli obiettivi regolatori Europei e la situazione reale di
raccolta e trattamento di questi rifiuti. La prima questione da considerare è la quantità di
Sistemi che sono coinvolti nella raccolta delle batterie in Italia, 19 Sistemi (16 collettivi,
dove si associano diversi produttori, e 3 individuali composti da un unico produttore) che
sono consorziati nel CDCNPA (Centro di coordinamento Nazionale Pile e Accumulatori).
In Europa, invece, sono presenti solamente tre-quattro grandi soggetti.
Questo incide non poco riguardo alla gestione dei rifiuti che si fa nello Stato italiano,
poichè non vi è un sistema unico ma molto diversificato.
Infatti i Sistemi di Raccolta possono occuparsi della gestione di entrambe le macro
categorie di pile e accumulatori o, alternativamente, dedicarsi esclusivamente alla
gestione delle pile e accumulatori portatili o degli accumulatori industriali e per veicoli.
Oggi in Italia il Pb si recupera intorno al 90 – 95%. Quindi si può affermare che si fa un
“closed loop”. Invece, non esistono impianti per il trattamento degli altri tipi di batterie. Ci
sono due aziende nel Nord-Italia (Sebal e SIAE), che fanno una cernita delle varie
tipologie di pile, e possono trattarne alcuni tipi specifici (alcaline ecc.), ma sono impianti di
piccola taglia abbastanza sperimentali.
Dopo la loro classificazione, quelle pile e batterie che non possono essere trattate in
quell'impianto, vengono inviate all'estero. Quindi le batterie tipo Ni – Cd (nichel – cadmio)
e litio sono esportate. Aziende come SNAM (Societè Nouvelle d’Affinage des Metaux),
invece, possono trattare in forma efficiente batterie al Ni-Cd per esempio, ma ancora non
è così chiara la situazione delle batterie di litio.
Infatti, la raccolta di piccole batterie al litio portatili (quelle di cellulari e altri dispositivi
elettronici) è costosa e praticamente non si fa una differenziazione iniziale. Quindi alla fine
non si recuperano i loro materiali. Inoltre si raccolgono poche batterie di questo tipo (circa
il 5% di quelle esauste) sia perché la gente le tiene a casa o per altri motivi (per esempio,
nuove batterie non ancora esaurite).
Oggi esiste una tecnologia sperimentale per il trattamento di batterie al litio a livello
Europeo. Esistono alcune aziende che possono gestire e trattare queste batterie, di
conseguenza gli Stati gestiscono il riciclo di queste batterie con quelle aziende. Tuttavia,
non c’è ancora, al momento, un flusso costante di batterie e ci sono degli aspetti critici
riguardo al loro trasporto. Per esempio, il litio metallico in contatto con l’aria diventa una
miscela esplosiva, quindi il problema di come immagazzinare e trasportare queste batterie
è diventato importante.
Inoltre, il mercato del litio è un mercato nuovo. Cinque anni fa si pensava ad una
opportunità economica riguardo al recupero del Co (cobalto) ed altri materiali delle batterie
esaurite di litio. Tuttavia, oggi non è così chiara la sua redditività. C’è questo problema di
raccolta e anche alti costi collegati al trasporto delle batterie, dovuti alla sua pericolosità.
Quindi l'aspettativa di alcuni anni fa, di un potenziale mercato del recupero del litio, è
ancora in stand-by.
La realtà è che attualmente la maggior parte delle batterie li-ion non vengono riciclate
perché non è economicamente giustificabile riciclare le piccole batterie utilizzate nei
telefoni cellulari e computer portatili, quindi per lo più finiscono in discarica (spesso sono
ancora presenti nel computer divenuto rifiuto, ecc.). Invece con quelle delle auto si fa un
maggiore sforzo di recupero.
Secondo le stime correnti, nei prossimi anni questa tipologia potrebbe arrivare al 30% di
tutte le batterie immesse sul mercato e la situazione potrebbe diventare diversa, ma
ancora non ci sono grandi flussi di queste batterie esaurite e recuperare i loro materiali
non ha senso da un punto di vista economico.
La principale tecnologia per trattare questi tipi di batterie è un processo piro-metallurgico in
cui i materiali vengono recuperati in un forno ad alta temperatura. Oggi, non esiste nessun
impianto che opera per 24h continuative con un flusso di batterie al litio, e quando si fa il
recupero è sempre suddiviso in lotti. La tecnologia idrometallurgica, dove i materiali sono
recuperati con metodi chimici acquosi, è più nuova e meno utilizzata. La differenza
principale fra i due metodi è il loro obbiettivo. Il processo pirometallurgico ha lo scopo di
recuperare metalli come il Co (cobalto) e Ni (nichel), invece l’idrometallurgico intende
ricuperare il Li (litio).
Quindi, nel futuro, la redditività del processo di recupero in termini economici dipenderà
dalle tendenze del mercato e dal prezzo del litio. Probabilmente, a lungo termine sarà più
interessante economicamente recuperare il litio.
Spiegazione delle tecnologie
Come si è già detto le batterie hanno una composizione chimica complessa. Ogni tipo di
batteria ha la sua propria formulazione e risposta alle esigenze del mercato, e le nuove
batterie comportano una maggiore complessità e un valore più basso.
Riguardo alle batterie delle auto, attualmente la situazione di mercato è chiara. I veicoli
elettrici ibridi sono i più venduti. Per questo c’è una maggiore necessità di riciclare batterie
NiMH (Nichel metal idruri, utilizzate dalle macchine ibride). Quindi, il processo
pirometallurgico oggi ha un vantaggio rispetto all'idrometallurgico.
a)
Processo Pirometallurgico
Questo processo nasce per trattare le batterie NiMH (nichel metalli idruri) e quelli di Li-ion
(Co) dei vari tipi di dispositivi elettronici e veicoli ibridi. Lo scopo del processo è recuperare
il Co delle batterie di Li – ion e il nichel delle batterie di NiMH. Le percentuali di recupero
sono elementi chiave per la fattibilità di questo processo.
Fasi di processo:
• Fusione e recupero di energia: la batteria viene introdotta in un forno. Si bruciano le
materiale plastiche, si fa evaporare l’elettrolita e si fanno fondere i metalli. Nel
processo vi è anche un recupero di energia.
• Raffinazione e purificazione: questo è un processo idrometallurgico dove la lega (di
cobalto, nichel, cromo e ferro) è introdotta in H2SO4 (acido solforico). Dopo alcune
fasi, si ottiene una soluzione di NiSO4 (solfato di nichel) e CoCl2 (cloruro di
cobalto).
• Con il NiSO4 (solfato di nichel) si fa una estrazione con solvente per produrre
cristalli di NiSO4. Questi cristalli sono trasformati in Ni(OH)2 (idrossido di nichel)
per la loro applicazione in nuove batterie. Si fa la purificazione della soluzione di
CoCl2 (cloruro di cobalto).
• Ossidazione di cloruro di cobalto a ossido di cobalto: il CoCl2 (cloruro di cobalto) si
ossida in un forno. Nel processo si ottiene ossido di cobalto.
• Produzione di ossido di litio metallico per nuove batterie: dall'ossido di cobalto si
ottiene LiCoO2 (litio cobalto ossido) per utilizzarlo in nuove batterie.
Diagramma del processo:
b) Processo idrometallurgico
Questo processo ha lo scopo di ricuperare il litio. Il litio è abbastanza instabile e
possono essere formati materiali tossici intermedi nel processo di riciclaggio,
diventando difficile il suo recupero. Quindi, la contaminazione del litio può essere
determinante per la redditività del processo.
Nel processo di riciclo, le batterie sono completamente scaricate e dopo vengono
raffreddate a temperature criogeniche per ridurre la reattività delle varie sostanze.
Così si ottiene che la frantumazione e smaltimento delle batterie possa essere fatta
senza pericolo di esplosione o di altri effetti avversi.
La reazione del litio e degli altri componenti con acqua forma sali, i quali sono
recuperati. Questi sali si riutilizzano nel settore delle batterie. Tuttavia, nel processo
devono essere controllati molti parametri, come il pH (per evitare la formazione di H2S
(acido solfidrico), e la quantità di Na (sodio). I sali formati sono LiCl (cloruro di litio),
LiCO3 (carbonato di litio) e Li2SO3 (solfito di litio). Il prodotto formato nel processo è
una soluzione di sali con circa il 70% di contenuto in sale. La miscela viene trattata con
un elettrolita che contiene acido solforico disciolto e così sono ottenuti gli ioni di Li.
Questi ioni attraversano una membrana, e nel lato basico si forma LiOH (idrossido di
litio) il quale dopo è posto in contatto con CO2 (anidride carbonica) per produrre LiCO3
(carbonato di litio).
I prodotti che possono essere venduti sono il LiCO3 (carbonato di litio) e il LiOH
(idrossido di litio).
Diagramma del processo:
Aziende per il riciclaggio
Oggi, ci sono diverse aziende in tutto il mondo impegnate nel riciclaggio delle pile e
accumulatori.
•
Toxco: fanno il riciclo di tutti tipi di batterie (primarie e secondarie) sopratutto in
Canada e nelle Stati Uniti. La caratteristica principale del processo di riciclaggio delle
batterie dei veicoli elettrici è che si fa un processo specifico per ogni tipo di batteria,
NiMH o Li-ion. L’azienda è leader nel riciclaggio delle batterie in Nord America.
Questo sarebbe il processo per ottenere LiCoO2 (litio cobalto ossido).
•
Battery Solutions: fanno il riciclo di tutti tipi di batterie. Nel processo di trattamento
delle batterie NiMH si ricuperano metalli come (niquel, ferro, cobalto, manganese e
cromo) utilizzando un trattamento termico. Il zinco, cadmio e litio sono ricuperati come
ossidi. Nel processo di Li-ion, si fa un processo simile a quello mostrato sopra.
L’azienda opera negli Stati Uniti.
•
Umicore srl.: la azienda belga è uno dei leader nel settore delle batterie di nichel,
cobalto e litio esaurite. Qualche anno fa hanno sviluppato un processo ottimale (con
tecnologia di fusione ad alta temperatura) per le batterie di Li - ion e NiMH, ottenendo
Ni, Co e altri metalli per un ulteriore uso. Questo processo è considerato una delle
migliori tecnologie disponibili per il riciclaggio delle batterie. Le grande batterie
industriali, come batterie di auto ibride ed elettriche vengono prima smontate in una
linea di smantellamento (ad Hanau, Germania) e le operazioni di fusione sono
eseguite a Hoboken (Belgio).
La frazione di metallo contiene nichel, cobalto e altri metalli preziosi. Questi metalli
sono ulteriormente affinati in impianti esistenti a Olen (Belgio) e trasformati in Ni(OH)2
(idrossido di nichel) e LiMeO2 (Litio metal ossido, dove Me: cobalto, nichel,
manganese) in Cina, Corea e Giappone. Questi materiali possono essere utilizzati di
nuovo come materiali attivi per le batterie. Il processo di fusione produce anche una
frazione di scoria. La scoria da batterie agli ioni di litio è completamente inerte e non
pericolosa e può essere utilizzata come materiale da costruzione. Durante il
trattamento di batterie NiMH, la scoria è considerata come REE (“electronic waste”) e
trattata secondo la legislazione ambientale.
•
SNAM: (Societè Nouvelle d’Affinge des Metaux) è una azienda del gruppo belga
Floridiane. Tra le altre attività fa il riciclo di batterie di NiCd, NiMH e litio. Questa
azienda ha sviluppato il progetto RecLionBat per riciclare le batterie agli ioni di Litio in
impianto pilota. Nel processo si fa un trattamento pirolitico per ottenere fino al 60% dei
componenti della batteria. Dopo hanno sviluppato un processo su larga scala, e
adesso lavorano con aziende di riciclo di Francia (COREPILE e SCRELEC), di Belgio
(BEBAT) e di UK (G&P).
•
Accurec GMBH: è una azienda tedesca che fa il riciclo delle batterie e dei pannelli
fotovoltaici. E' membro fondatore di EBRA (European Battery Recycling Association),
RICARICA (Associazione Internazionale per le Batterie Ricaricabili) e ICDA
(Associazione Internazionale del Cadmio. La azienda si è concentrata sul ricupero di
litio e aveva l'obbiettivo per il 2013 di installare un nuovo impianto di trattamento di
batterie di Li e pannelli fotovoltaici.
•
Recupyl: essi hanno sviluppato un metodo di riciclo idrometallurgico per le batterie,
sia quelli alcaline/Zn – C che quelli di litio - ion (per le piccole batterie di cellulari,
computer ecc.) e fanno anche servizio ai produttori delle batterie elettriche. Recupyl
oggi opera in Francia, Polonia, Italia, Spagna, Singapore e gli Stati Uniti.
Dati numerici di recupero
Oggi non ci sono dati disponibili riguardo al recupero dei materialli delle batterie. Il Pb si sa
che è recuperato ma le aziende non pubblicano i dati. In relazione ad altri tipi di batterie
come quelli di Ni – Cd, litio, manca un'analisi sia delle quantità di batterie da smaltire sia
delle percentuali di materiali da esse recuperabili. Dovrebbero essere i centri di
trattamento a fornire dati numerici in termini di recupero dei materiali. Ma oggi questo non
è fatto. L'Italia invia batterie esauste all'estero, ma le aziende che fanno ciò non forniscono
i dati dopo aver fatto il trattamento.
Le aziende menzionate qui sopra trattano una percentuale delle batterie esaurite
provenienti dall'Italia, ma qual' è questa percentuale non è chiaro. Nel 2010 per esempio è
stato realizzato in Francia il progetto RecLionBat (impostato dalla società francese Société
Nouvelle d’Affinage des Métaux (SNAM) insieme alla belga Floridiene Chimie), dove si è
sviluppata una tecnica per il trattamento delle batterie agli ioni di litio. All'inizio del progetto
si è costituita una struttura pilota con una linea di trasformazione per convogliare,
smistare, trattare e distruggere batterie li – ion esaurite. Il progetto ha sviluppato un
efficace trattamento di pirolisi, che comporta il riscaldamento delle batterie, in modo che gli
elementi costitutivi possono essere separati (rame, ferro e piccoli componenti). Dopo, i
piccoli componenti vengono trattati chimicamente per estrarre cobalto e nichel. Questo
processo consente di riciclare fino al 60% dei componenti delle batterie. Dalla conclusione
del progetto, la SNAM ha sviluppato un processo di riciclaggio delle batterie e trasforma
ora batterie esaurite di tutta Europa. Per esempio il gruppo Toyota aveva firmato nel 2011
un contratto con la società SNAM per trattare le batterie di NiMH delle auto ibride (di
Toyota e Lexus) in Europa.
Questo procedimento sembra il più corretto, allo stato attuale.
Ognuno dei consorzi esistenti in Italia, invece, decide come raccogliere e gestire le
batterie, per le quali i relativi produttori consorziati pagano una tassa di raccolta. In ogni
sistema di gestione sono coinvolti diversi produttori e esistono diversi interessi, sia dal
punto di vista dalla raccolta, che del trasporto e dal trattamento.
Evidentemente questo sistema cosi frammentato è un chiaro ostacolo per la corretta
gestione delle batterie esauste. C’è una mancanza di unificazione dei criteri e di
trasparenza delle informazioni conseguenza questo sistema così frammentato. Non è
chiaro se la raccolta e il recupero di materiali così fatta rispondono oggi ai criteri europei,
perché ognuno ha il suo procedimento e non possono essere ottenuti dati statistici di
recupero dei materiali, anche se c`è una entitá come il CDCNPA.
Nel futuro dovrebbe essere stabilita una metodologia praticabile per il riciclaggio per tutti i
tipi di batterie di Li – ion. La prima ragione si basa su motivi economici. I materiali utilizzati
sono costosi, la maggioranza dei materiali catodici utilizzati in computer portatili e telefoni
cellulari sono LiCoO2 (litio ossido cobalto). Il Li e Co non sono materiali rinnovabili e il Co
è relativamente costoso. Quindi ha senso riciclarli. La seconda ragione è di
preoccupazione ambientale. Anche se le batterie agli ioni di litio sono chiamate “batterie
verdi”, contengono ancora sostanze (come il solvente) che è infiammabile e tossico.
Una opportunità
Come si è visto, oggi ci sono diversi aspetti relazionati con il riciclaggio delle batterie. Non
sempre è possibile una estrazione dei materiali economicamente sostenibile e ci sono
considerazione tecniche e altri aspetti importanti riguardo alla sua gestione. Inoltre, la
esistenza di tante fonti di raccolta, proprietà e gruppi, rende la gestione delle batterie
esauste ancora più complessa. Riguardo alle batterie al litio, queste possono causare
danni se non si fa un corretto trattamento di quelle esauste. Infatti esistono questioni
normative complesse (relativamente alle norme di trasporto) che interessano queste
batterie.
Oggi, non è chiara la opportunità di mercato delle batterie esaurite e esistono dei problemi
associati all‘utilizzo posteriore, cioè individuare un mercato di rivendita (trovare una
tecnologia per fare i test, certificazione delle batterie e mercati alternativi per le batterie).
Si dovrebbero anche effettuare rilevanti investimenti per massimizzare le opportunità di
recupero.
Questo problema dovrebbe essere trattato non solo da un punto di vista economico ma
anche da un punto di vista ambientale. I materiali di recupero potrebbero essere utilizzati
per produrre nuovi materiali (componenti delle batterie) e cosi far diventare il mondo delle
batterie più sostenibile. Infatti con l'aumento dei numeri di batterie esaurite nel futuro, e
quindi con l'aumento di questa problematica di gestione, si potrebbe probabilmente creare
un mercato alternativo chiaro per la gestione di questi rifiuti.
Conclusione
Il litio è diventato una risorsa strategica e la sua domanda aumenterà nel futuro,
principalmente dovuto al suo crescente utilizzo nel mercato tecnologico e automobilistico.
Oggi, esistono diversi tipi di batterie di litio ion, ognuna con le sue caratteristiche e
componenti. Questi tipi di batterie sono considerati più sostenibili di quelli al piombo o
cadmio, in quanto inquinano meno l’ambiente e hanno effetti meno avversi sulla salute
umana.
La UE ha introdotto negli ultimi anni alcune Direttive per regolare la attività concernente le
batterie, e questa regolamentazione è particolarmente restrittiva con le batterie al piombo
e quelle al cadmio. Sono anche stati fissati obiettivi quanto al riciclaggio di tutti i tipi di
batterie. Oggi i produttori sono responsabili del trattamento delle batterie residue ed ogni
Stato ha varato disposizioni legislative per la corretta gestione del loro smaltimento.
La legislazione introdotta è ancora abbastanza nuova e quindi la sua attuazione non è
chiara. Per esempio, anche se ci sono delle aziende per riciclare le batterie Li – ion, nella
pratica la maggior parte delle batterie non viene riciclata perché non è economicamente
giustificabile riciclare le piccole batterie utilizzate nei telefoni cellulari e nei computer
portatili, che quindi finiscono in discariche anche se vietato dalle Direttive europee). Quelle
delle macchine di maggiore taglia sono invece trattate.
In Italia, il sistema di gestione è molto frammentato e mancano i dati di come sono gestite
le batterie esauste e le percentuali di recupero dei materiali. Ci sono 19 Gruppi (16
collettivi e 3 individuali) che sono focalizzati sulla raccolta delle batterie, e ognuno ha un
procedimento di gestione particolare. Quindi manca una trasparenza di informazione ed
una linea chiara di obiettivi.
Questa dovrebbe essere una questione da migliorare nel futuro perché queste batterie
hanno componenti e sostanze che devono essere trattati adeguatamente. Infatti il
problema diventerà ancora più importante nel futuro, per la maggiore quantità di batterie
esaurite, e quindi ci sarà la necessità di fare un sforzo per raccogliere e trattare la
massima quantità di batterie. Questo sforzo richiederà un maggiore impegno e
coinvolgimento di tutti i soggetti.
In questo documento sono state evidenziate diverse aziende che lavorano in tutto il
mondo e che possono riciclare le batterie, e sono stati menzionati i metodi di ricupero che
esistono ad oggi. Quello che manca è unificare gli obiettivi e migliorare il sistema di
raccolta e di trattamento, per arrivare a ottenere benefici associati al riutilizzo dei materiali
delle batterie. Infatti sembra che questo potrebbe costituire un nuovo mercato emergente
nei prossimi anni.
La gestione dei materiali utilizzati e il suo corretto riutilizzo nel futuro diventarà una
questione importante per arrivare a processi più sostenibile e quindi più ecocompatibili con
il pianeta e con il livello di consumo attuale.
Bibliografia
• http://es.globometer.com/materias-primas-litio.php
• http://www.greenstart.it/news/forte-crescita-la-domanda-di-litio-batterie-auto-774
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