Idrometallurgia: un alleato per il riciclo delle batterie li-ion

Qualche settimana fa vi ho parlato dei veicoli elettrici e di come essi, sebbene delocalizzino il problema inquinamento, pongano in essere la questione “riciclo batterie”. Attualmente le batterie per autotrazione elettrica hanno prima vita, cioè quella per cui sono pensate e seconda vita, utilizzate per applicazioni statiche di stoccaggio energetico. Infine vengono mandate a riciclo.

Uno dei processi più studiati per riciclare le batterie e recuperare i metalli catodici, in primis, è un processo di tipo idrometallurgico e oggi, vi do qualche informazione in merito. È importante premettere che questi processi sono ancora in fase di sviluppo perché il problema del riciclo di queste batterie è una questione relativamente recente.

Cos’è l’idrometallurgia?

I processi di idrometallurgia sono uno dei metodi più usati per estrarre dai minerali, i metalli ivi contenuti. Questi processi si basano sulla chimica in soluzione acquosa e su processi come la lisciviazione. Alternative a questi processi sono rappresentate da pirometallurgia ed elettrometallurgia, che come dicono i nomi, rispettivamente utilizzano calore e processi elettrochimici.

Idrometallurgia e batterie

Un processo di idrometallurgia, per il riciclo delle li-ion, prevede diverse fasi: nella prima fase si effettua la completa scarica della batteria. Questo per garantire che i successivi trattamenti siano effettuati in sicurezza.

La fase successiva prevede il “dismantling” delle batterie, cioè una fase di separazione manuale in cui dai moduli vengono rese accessibili le celle. La terza fase prevede, generalmente, un trattamento meccanico in cui le celle vengono sottoposte a grinding e milling per ridurre la dimensione media dell’elemento da trattare.

La quarta fase prevede un trattamento termico (a singolo o multistadio) in cui la frazione organica (plastica), l’elettrolita e gli adesivi vengono sostanzialmente bruciati. Infine, la fase più importante è quella di lisciviazione. Utilizzando H2SO4 (acido solforico), HCl (acido cloridrico), HNO3 (acido nitrico) con aggiunta di H2O2 (perossido di idrogeno che funge da agente riducente), oppure acidi organici come C6H8O7 (acido citrico), C4H4O4 (acido maleico) o C2H2O4 (acido ossalico) si recuperano i metalli catodici che, sottoposti ad appositi step di separazione e recupero possono essere recuperati e riutilizzati.

LCA

Infine, voglio condividere con voi qualche informazione di carattere ambientale. Un pacco batteria per un veicolo full elettrico pesa tra i 380 e i 550 kg. Calcolando gli impatti legati al processo in esame per il riciclo di un singolo pacco batteria si ottengono i seguenti risultati.

Il primo risultato che salta all’occhio è che, riciclando un pacco batteria, si immette in atmosfera un quantitativo di CO2 (equivalente) praticamente pari al peso del pacco batteria stesso. Immaginate quindi quando saranno milioni i veicoli a batteria che circoleranno in strada, l’impatto che essi potrebbero avere. Quando si parla quindi di come la mobilità elettrica riduca l’inquinamento perché non vi è il contributo legato alla “use phase” del veicolo, e cioè non vi è la fase di combustione del carburante, è importante ricordare sia che il combustibile viene combusto in una centrale di produzione dell’energia e soprattutto che si aggiunge un contributo nuovo all’impatto ambientale, legato alla fase di riciclo delle batterie li-ion.