Gli analisti prevedono un aumento della domanda globale di batterie al litio pari al 27% all’anno, un trend che in Italia potrebbe a brevissimo tradursi, secondo gli ultimi dati di ACI, in un volume di 32.000 tonnellate di batterie al litio circolanti, riferendosi al solo parco auto completamente elettrico. Vanno poi aggiunti i veicoli ibridi, le bici, i ciclomotori elettrici, i veicoli e le macchine industriali e le innumerevoli applicazioni in oggetti di uso quotidiano come spazzolini elettrici, sigarette elettroniche, cellulari e giochi per bambini. “Una valanga crescente che produrrà un proporzionale volume di rifiuti. Questi rifiuti dovranno essere adeguatamente recuperati, e a maggior ragione considerando che entro pochi anni le batterie immesse sul mercato europeo dovranno includere materiale riciclato, e quest’ultimo dovrà necessariamente essere intercettato dai rifiuti”, evidenzia il Direttore di SAFE Giuliano Maddalena.

I metodi di riciclo esistenti

Oggi le tecnologie di riciclo delle batterie al litio sono basate su processi pirometallurgici, su processi idrometallurgici o su una combinazione tra queste due opzioni. In tutti i casi è necessario un adeguato pretrattamento consistente in disattivazione, disassemblaggio e separazione dei materiali.

La Pirometallurgia utilizza il riscaldamento sotto vuoto o in atmosfera inerte per fondere gli ossidi di metallo presenti nelle batterie e convertirli in leghe metalliche miste che, a seconda della composizione della batteria esausta, possono contenere ferro, nichel, cobalto e scorie contenti alluminio e litio. Come pretrattamento solitamente è sufficiente la triturazione e la frantumazione, ed è possibile applicare un numero limitato di processi per recuperare una pluralità di metalli. Con i metodi pirometallurgici è possibile recuperare anche il litio, ma normalmente la priorità viene data a materiali di alto valore come il cobalto.

I processi Idrometallurgici utilizzano invece soluzioni acquose, dove i metalli delle batterie al litio vengono estratti e separati per mezzo di acqua ossigenata, acido solforico o altri acidi.

Una volta che i metalli sono stati estratti in soluzione, vengono fatti precipitare selettivamente come sali utilizzando variazioni di pH o solventi organici che contengono estraenti come dialchil fosfati o fosfinati. I collettori di corrente in alluminio e rame vanno previamente rimossi.

Spesso le batterie al litio vengono trattate con processi che combinano i metodi pirometallurgici con quelli idrometallurgici, ma i maggiori sforzi di investimento si concentrano sull’idrometallurgia, anche perché la struttura tecnologica è meno costosa da implementare.

Il nodo della sostenibilità economica

Le filiere e le tecnologie del recupero del litio esistono, ma la loro presenza sul mercato è ancora incipiente. In Europa il numero di impianti in grado di implementare correttamente i processi è ancora molto limitato, e dato che la domanda di trattamento aumenta esponenzialmente il prezzo del riciclo è in costante crescita. L’anno scorso si assestava sui 3 mila euro a tonnellata ma quest’anno supererà i 5000. A contribuire a questa impennata dei costi è anche la minore valorizzabilità delle materie prime secondarie ricavabili dai processi. Il prezzo del cobalto, ad esempio, che nelle batterie al litio è il materiale con maggior valore di mercato, in poco più di un anno si è addirittura dimezzato a causa dell’ingente incremento delle forniture dal Congo, che lo estrae come materia prima, e del sottoprodotto di cobalto immesso sul mercato dalle industrie indonesiane che lavorano il nichel. Non potendo più vendere il cobalto e altri metalli agli stessi prezzi, gli impianti di riciclo hanno minori ricavi e chiedono più soldi ai consorzi di produttori come Ecopower, che sono responsabili di garantire il recupero del rifiuto intercettato. A impattare sul costo del sistema sono anche le procedure di sicurezza, che per prevenire gli incendi debbono essere applicate con il massimo rigore nelle fasi di intercettazione, trasporto, stoccaggio e trattamento.

Costruire le soluzioni

“La congiuntura presenta delle difficoltà ma demoralizzarsi sarebbe stupido” dice Maddalena. “SAFE è un consorzio che riunisce consorzi di produttori attivi in diversi settori economico-produttivi, e coordina per loro conto le filiere del recupero. Ecopower si occupa di batterie, Ecoped di RAEE, Ridomus di macchine home comfort, Pneulife di pneumatici. Offriamo inoltre il servizio di coordinamento delle filiere per i consorzi Retex.green e Recrea in ambito tessile. Le filiere incipienti hanno tutte lo stesso problema, e per renderle sostenibili occorre procedere con determinazione a uno scale-up del sistema. Ad esempio, dieci anni fa recuperare i RAEE era molto costoso, perché gli impianti erano pochi e non esisteva un vero regime di concorrenzialità. Poi con il tempo il mercato si è normalizzato, e oggi il recupero dei RAEE è pienamente sostenibile. Occorre quindi puntare sullo sviluppo di nuova impiantistica, ed è quello che Ecopower sta facendo. Midac, socio fondatore del consorzio Ecopower, sta portando avanti un progetto di interesse europeo assieme a Enel X e alcuni importanti enti di ricerca ed università”.

Midac conta di rendere operativo il primo impianto del norditalia per il recupero e il riciclo delle batterie al litio tra la fine del 2024 e l’inizio del 2025. Il principale punto di innovazione sarà un algoritmo di test brevettato, il quale consente di determinare se la batteria raccolta è da riciclare o può essere destinata a una seconda vita. Esistono infatti applicazioni in cui le batterie che sono arrivate a fine vita ma hanno ancora una certa capacità di accumulo dell’energia possono essere indirizzate a impieghi che richiedono una minore performance energetica, come ad esempio negli impianti di fonti rinnovabili.

“Grazie al progetto con Midac” ha dichiarato Giuliano Maddalena “puntiamo a una significativa riduzione dei costi di trattamento“.

“Obiettivo del nostro progetto è quello di passare da un tasso attuale del 40% a un livello di recupero del 90%”, aggiunge Filippo Girardi, Presidente e AD di Midac Batteries. “L’innovazione tecnologica sarà il cuore pulsante del nostro impianto, polo di eccellenza per la gestione delle batterie al litio. Allineato ai nuovi standard richiesti dalla Direttiva Batterie, l’impianto consentirà di recuperare in maniera efficiente materiali a rischio per fornire al mercato europeo le materie ‘prime seconde’ necessarie per sostenere la produzione di pacchi batterie Made in Europe”.