Come si riciclano le batterie agli ioni di litio dell’auto elettrica? Fino a 100 kg di materie prime rare

Volkswagen punta a recuperare il 95% del materiale che compone una batteria, reimpiegandolo per produrre nuove celle e accumulatori. I passaggi del sistema di riciclo meccanico adottato nell’impianto di Salzgitter: dalla triturazione dei moduli alla polvere nera

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Otto anni di efficienza garantita, in certi casi anche 10 anni. E poi? La vita della batteria di un’auto elettrica come prosegue oltre il suo impiego in ambito automobilistico? Come si ricicla una batteria? In un quadro davvero smart e molto avanzato, la “seconda vita” degli accumulatori passa anche da impieghi in ambito domestico. Sistemi di stoccaggio energetico in un progetto integrato di ricorso a fonti energetiche rinnovabili per la propria abitazione.

COME SI RICICLANO LE BATTERIE

È una delle vie previste da uno schema circolare che punta a produrre il minor numero di scarti possibili dalla batteria di un’auto elettrica – o ibrida, con ben altri valori in gioco per quantità di terre rare ed elementi chimici presenti -. Volkswagen ha  avviato l’impianto pilota di Salzgitter, nel quale punta in futuro a raggiungere l’obiettivo del 95% di materiali recuperati dai pacchi batterie esausti. Vuol dire batterie non più idonee all’impiego su un’auto, solitamente su valori inferiori al 70% della capacità originaria. Va detto come si siano registrati moltissimi casi di capacità utile residua ben superiori, nell’ordine dell’80%, su batterie di auto con all’attivo svariate centinaia di migliaia di chilometri.

Allo stato attuale delle tecniche di riciclo, solo il 60% dei materiali che compongono una batteria viene recuperato. È un limite insito nel processo adottato, che prevede la fusione dell’accumulatore e la successiva estrazione delle materie prime.

Riuscire a recuperare il 95% dei materiali che compongono una batteria vorrebbe dire ridurre almeno in parte la necessità di estrazione di materie prime rare (cobalto in primis). Estrazione che avviene in miniere concentrate in poche aree del globo, non senza temi etici sensibili come il rispetto dei diritti dei lavoratori.

BATTERIE, LUNGA DURATA ANCHE DALLA TIPOLOGIA DI RICARICA

Prima di approfondire il percorso di riciclo sul quale lavora Volkswagen nell’impianto di Salzgitter, va detto come una delle condizioni che favoriscono la lunga durata di un pacco batterie passa dalle modalità di ricarica impiegate. È noto come le ricariche ultrarapide accorcino sì i tempi necessari per il “rifornimento” d’energia, ma rappresentino anche uno stress per le celle che compongono i pacchi batteria rispetto a potenze di ricarica ordinarie, quali possono essere i punti da 7, 11, 22, 50 kW. 

Attualmente a Salzgitter il volume di batterie trattabili in un anno è di 3.600 accumulatori, con un programma di espansione nel corso del decennio. L’aumentare dei volumi di vendita delle auto elettriche è fisiologico porterà nel volgere del prossimi 5-8 anni un rientro delle batterie a fine ciclo vitale.

RICICLO BATTERIE AGLI IONI DI LITIO, IL METODO VOLKSWAGEN

Il punto cruciale del processo di riciclo con il quale Volkswagen punta a recuperare fino al 95% dei materiali presenti in una batteria sta in una serie di passaggi meccanici in sostituzione del processo unico di fusione della batteria.

Si inizia con l’arrivo in fabbrica del pacco batteria, che viene testato e scaricato dell’energia residua. Un pacco batteria – che è l’intero alloggiamento comprensivo anche dei sistemi di raffreddamento, installato nel sottoscocca dell’auto o parte integrante dell’architettura – è composto al suo interno da moduli, variabili nel numero, al cui interno sono alloggiate le celle. È materialmente qui che avviene lo stoccaggio dell’elettricità e la composizione chimica della tecnologia attualmente stato dell’arte prevede la presenza di un elettrolita liquido. Smontati i singoli moduli, vengono triturati e ridotti in una serie di scarti granulati e di elementi chimici. 

DAI GRANULI ALLA POLVERE NERA DELLE TERRE RARE

In una sorta di setaccio si passa all’essiccazione ed estrazione dell’elettrolita liquido, poi un ulteriore passaggio di filtraggio dei granuli genera la “polvere nera”. Si tratta di un composto di litio, manganese, cobalto e grafite. Il residuo degli scarti setacciati passa per un ulteriore setaccio dei materiali metallici grezzi, con i metalli non magnetici separati. Al termine del processo di riciclo si ottengono dei contenitori ciascuno con le parti plastiche recuperate, un mix di alluminio e rame, la polvere di litio, cobalto e metalli riutilizzabili.

Tanto più alta è la capacità residua delle singole celle, tanto maggiore sarà la parte di terre rare recuperata. 

DAL RICICLO DI UNA BATTERIA 100 KG DI MATERIE PRIME PER GLI ELETTRODI

Questo processo, in termini concreti, cosa produce? Dai dati diffusi da Volkswagen, su una batteria da 400 kg si possono recuperare fino a 100 kg di minerali fondamentali per la produzione di nuovi elettrodi: litio, nichel, cobalto e manganese. Materie prime riutilizzabili per la produzione di nuove celle destinate a nuovi pacchi batteria. “Sappiamo, da molti anni di ricerca, che le materie prime delle batterie riciclate sono efficienti quanto le batterie nuove. Programmiamo di supportare in futuro la nostra produzione di celle con i materiali che avremo recuperato. Vogliamo utilizzare ogni grammo possibile di materiale riciclato al netto crescere della richiesta di batterie“, ha spiegato Mark Möller, responsabile dello Sviluppo tecnico e Unità di business E-Mobility del Gruppo Volkswagen Componenti. 

mar/21

fonte: FLEET Magazine