Le batterie al litio sono presenti in gran parte della nostra tecnologia personale, come telefoni, laptop e cuffie wireless, oltre a essere la forza motrice dei veicoli elettrici. Senza di esse, la nostra vita quotidiana sarebbe molto diversa. Tuttavia, il processo di riciclaggio del litio contenuto nelle batterie richiede attualmente l’utilizzo di alte temperature o l’impiego di acidi concentrati e solventi organici. Secondo le stime del consulente sulle batterie al litio Hans Eric Melin, forse solo il 15% del metallo presente nelle batterie viene recuperato.
Un nuovo approccio al riciclo del litio
Oleksandr Dolotko, uno scienziato dei materiali presso il Karlsruhe Institute of Technology in Germania e i suoi colleghi, hanno sperimentato l’uso della meccano-chimica per recuperare il litio dalle batterie al litio. La meccano-chimica è un processo che avvia reazioni chimiche mediante l’applicazione di forza meccanica, come la macinazione o la fresatura. Le batterie al litio contengono composti di litio e altri metalli, come il cobalto o il nichel. Sebbene l’approvvigionamento di questi metalli non sia in esaurimento critico, il loro riciclo sta diventando sempre più importante, poiché i dispositivi alimentati a batteria si diffondono nell’ambito della transizione energetica verso fonti alternative ai combustibili fossili. L’Unione Europea ha fissato un obiettivo di recupero del 80% del litio da tutte le batterie entro il 2031.
Il team di Dolotko ha sviluppato due metodi di estrazione con diversi gradi di successo. Inizialmente, hanno preso il materiale del catodo di una batteria al litio-cobalto-ossido e lo hanno combinato con la stessa quantità di foglio di alluminio. Dopo aver mescolato i composti con un macinino chiamato “ball miller” per 3 ore, il risultato è stato una miscela di ossidi di alluminio insolubili, cobalto metallico e ossidi di litio solubili in acqua. Tuttavia, questi processi hanno recuperato solo il 30% del metallo. Per migliorare l’efficienza, il team ha apportato alcune modifiche al loro esperimento, ottenendo un recupero del 75% del litio da un mix di materiali del catodo.
La meccano-chimica e il futuro del riciclo delle batterie
La meccano-chimica non viene solitamente utilizzata nei processi chimici commerciali e il modo esatto in cui la forza meccanica avvia le reazioni chimiche non è ancora completamente compreso, afferma Dolotko. “È davvero difficile dire come avvenga“, spiega. Potrebbe darsi che la temperatura aumenti in punti specifici del processo o che l’attrito produca alcuni prodotti intermedi, suggerisce. Il processo di riciclo meccano-chimico presentato da Dolotko e dal suo team è attualmente una dimostrazione su piccola scala in laboratorio, e pertanto rappresenta una prova di principio piuttosto che una tecnologia rivoluzionaria. Melin, direttore di Circular Energy Storage, una società di consulenza londinese specializzata nel mercato delle batterie al litio a fine vita, sottolinea che il riciclo delle batterie è più complesso che sviluppare una nuova tecnica e riguarda tanto l’economia delle materie prime quanto l’adozione di tecnologie che utilizzano batterie, come i veicoli elettrici. “Ci troviamo in una situazione in cui non sappiamo realmente da dove verrà il litio di cui avremo bisogno nel 2030“, afferma Melin.
Dolotko ritiene che ci siano opportunità per affinare il processo e sta anche lavorando per estrarre altri metalli dalle batterie, come cobalto e nichel, allo stesso tempo. Se queste ricerche porteranno a sviluppi significativi, potremmo assistere a un miglioramento dell’efficienza e della sostenibilità ambientale nel riciclo delle batterie al litio.
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