La febbre del litio 

Si trova nei nostri smartphone, nelle biciclette elettriche e nelle nuove automobili. È la linfa delle batterie di ultima generazione e sta facendo sbocciare le tecnologie ecosostenibili. Stiamo parlando, naturalmente, del litio. Il terzo elemento della tavola periodica è la chiave per i capienti accumulatori che alimentano la maggioranza dei dispositivi portatili di oggi e ha permesso a ricercatori e ingegneri di sviluppare veicoli più puliti. Eppure, uno sguardo al rovescio della medaglia rivela delle macchie scure sul verde delle batterie al litio. Infatti, chi sta pagando il vero prezzo in termini ambientali e sociali della mobilità elettrica sono le aree geografiche da cui provengono le materie prime necessarie alla produzione delle batterie.  

L’estrazione del litio, che si trova per la maggior parte in Australia, Cina e nel “triangolo del litio” formato da Cile, Bolivia e Argentina, richiede quasi sempre grandi quantità di acqua, eccetto una piccola percentuale proveniente da alcune miniere tradizionali. Infatti, la tecnica più utilizzata prevede di pompare centinaia di migliaia di litri d’acqua nel suolo per far emergere la cosiddetta ‘salamoia’, dalle quale si può ottenere il metallo per evaporazione in un modo simile alle saline marine. Oltre a prosciugare le riserve idriche in zone già semi-desertiche, il processo rilascia sostanze tossiche nelle falde acquifere e nel terreno. Considerazioni simili valgono per gli altri metalli coinvolti nella produzione delle batterie come nichel, rame e manganese, la cui estrazione è responsabile dell’inquinamento di acqua, aria e suolo in varie aree del globo. Per il cobalto, un altro metallo necessario nella maggioranza delle batterie e reperito soprattutto nella Repubblica Democratica del Congo, ai danni ambientali si aggiungono pesanti costi sociali in termini di violazione dei diritti umani e sfruttamento del lavoro minorile, motivo per il quale molti attori industriali stanno muovendosi verso delle tecnologie che ne sono prive.  

Per ridurre il costo socio-ambientale degli accumulatori al litio, ricercatori e ingegneri di tutto il mondo stanno mettendo a punto nuove strategie volte a riciclarne le risorse. Il processo è attualmente ancora molto costoso a causa degli elevati requisiti in materia di sicurezza, monitoraggio, norme ambientali e sanitarie. I costi di smaltimento superano i ricavi provenienti dalle materie prime recuperate e chi vuole riciclare le proprie batterie esauste è costretto a pagare per farlo.

Estrarre e soprattutto separare i metalli di una batteria è molto complicato a causa degli stretti legami chimici e meccanici che intercorrono tra le sue parti. Il principio alla base di una batteria è la migrazione del litio da un’estremità all’altra, dette catodo e anodo, attraverso una sostanza liquida o solida chiamata elettrolita. Quando il sistema richiede energia, il litio accumulato nella grafite (carbonio) dell’anodo si sposta verso il catodo composto da manganese, nichel o cobalto e l’elettricità viene scambiata attraverso connettori di rame e alluminio. Il dedalo meccanochimico è ulteriormente complicato da pellicole protettive, separatori e alloggiamenti di supporto, rendendo la separazione degli elementi un problema di difficile soluzione. Il metodo finora principalmente utilizzato per affrontare questa sfida consiste nella fusione delle batterie esauste a mille gradi centigradi. Purtroppo, la sua efficienza è molto bassa a causa del notevole consumo energico e degli inevitabili scarti che costringono gli stabilimenti a dover gettare oltre la metà dei metalli presente. Negli ultimi anni i ricercatori hanno sviluppato delle nuove tecniche basate sulla macinazione dei rottami seguita da processi chimici che, invece, permettono di estrarre tra l’ottanta e il novantacinque percento del materiale a seconda del metallo, centrando gli obiettivi per il 2030 dell’Unione Europea. Addirittura, in alcuni stabilimenti come quelli della start up svizzera Librec AG, persino l’elettricità residua nelle batterie viene recuperata ed utilizzata per alimentare parzialmente l’impianto di riciclo stesso. Altri progetti, come quello della zurighese Kyburz Switzerland AG e il Laboratorio federale di prova dei materiali e di ricerca EMPA, cercano di dare una nuova vita ai dispositivi, rigenerandoli dove possibile o impiegandoli anche se non soddisfano più le prestazioni ottimali. 

La pianificazione dello smaltimento delle batterie è resa necessaria dalla combinazione tra il boom delle vendite dei veicoli elettrici negli ultimi anni e la vita dei dispositivi limitata a circa tre - quattro lustri. Inoltre, l’aumento esponenziale dell’immatricolazione dei veicoli elettrici spinge verso l’alto la richiesta di litio mondiale, che secondo gli esperti potrebbe aumentare di dieci volte entro il 2030. Se a questo si aggiunge la volontà da parte delle autorità politiche di ridurre la dipendenza di materie prime dall’estero, ecco che il Vecchio Continente va a caccia di fonti di approvvigionamento alternative. Oltre al riciclaggio, che potrebbe fornire una quota importante di metalli, fa gola la grande quantità di litio presente nelle acque termali delle Germania. Così, un gruppo di ricercatori renani stanno mettendo a punto delle tecniche estrattive efficaci e pulite, per aggiungere un altro tassello a una vera e pervasiva rivoluzione verde.