Riciclo green: il nuovo metodo per rigenerare le batterie ricaricabili

Arriva una vera e propria rivoluzione per quanto riguarda il riciclo green di queste batterie. Questa metodologia permetterà di rigenerarle!

Le batterie al litio sono diventate quasi invisibili nella vita di tutti i giorni: si trovano negli smartphone, nei portatili, nelle biciclette elettriche e, soprattutto, nelle auto a zero emissioni. Il problema è che, una volta esaurite, diventano rifiuti complessi e tutt’altro che innocui. 

Proprio per affrontare questa sfida, un gruppo di studiosi del Worcester Polytechnic Institute (WPI), guidato dal professor Yan Wang, ha messo a punto una strategia che promette di essere un punto di svolta. Non si tratta soltanto di “recuperare” materiali, ma di dar loro una nuova vita migliorandone le prestazioni. Un concetto che, in gergo, si chiama upcycling.

Lo studio, pubblicato su Energy Storage Materials, descrive come catodi con basso contenuto di nichel, quelli più comuni nelle batterie meno recenti, possano essere trasformati in catodi policristallini ad alto contenuto di nichel, perfettamente in linea con le esigenze delle tecnologie più moderne.

I test non hanno lasciato spazio a dubbi: le celle costruite con questi materiali riciclati mantengono l’88% della capacità dopo 500 cicli di carica e oltre l’85% dopo 900 cicli, valori in linea con i materiali “vergini”. In più, l’intero processo consuma circa l’8,6% di energia in meno e riduce le emissioni di CO₂ del 13,9% rispetto ai metodi tradizionali.

Una questione di materiali e di tempo

Il boom dei veicoli elettrici e dell’elettronica portatile ha aumentato in modo esponenziale la richiesta di litio, nichel e cobalto. Ma c’è un lato meno discusso: la durata media delle batterie nei veicoli elettrici si aggira sugli 8-10 anni, e ciò significa che intere generazioni di accumulatori stanno per finire nei centri di raccolta.

Tradizionalmente, per recuperare i metalli preziosi contenuti nei catodi si usano processi ad alta temperatura (pirometallurgia) o con bagni chimici aggressivi (idrometallurgia). Funzionano, ma sono energivori, possono lasciare residui tossici e spesso non riescono a recuperare tutti i metalli. Inoltre, la maggior parte delle ricerche di riciclo diretto ha lavorato su catodi “puliti” di laboratorio, poco realistici rispetto agli scarti industriali, che sono un miscuglio di composizioni diverse.

Il metodo del WPI

Il team di Wang ha pensato a un approccio ibrido, unendo i vantaggi del riciclo diretto e di quello idrometallurgico in un ciclo chiuso. In pratica, le batterie esauste vengono aperte, i catodi recuperati e trattati con una soluzione di acido solforico e perossido di idrogeno per estrarre i metalli di transizione. Poi, con una calibrazione mirata della composizione, il nichel recuperato viene immediatamente reinserito nel processo per produrre nuovi catodi policristallini ad alto contenuto di nichel, nello specifico LiNi₀.₈₃Mn₀.₀₆Co₀.₁₁O₂.

Il risultato è un tasso di riutilizzo dei metalli del 92,31 mol %, con prestazioni equiparabili ai materiali nuovi: circa 201,1 mAh/g di capacità iniziale e una tenuta dell’85% dopo 900 cicli di carica. Anche dal punto di vista ambientale, i numeri sono notevoli: consumo energetico pari a 232,75 MJ per chilo di prodotto (l’8,6% in meno rispetto ai metodi tradizionali) e una riduzione delle emissioni di gas serra del 13,9%.