Ci sono più di 1,4 miliardi di auto nel mondo oggi e quel numero potrebbe raddoppiare entro il 2036. Se tutte quelle auto bruciano benzina o diesel, le conseguenze sul clima saranno disastrose. Le auto elettriche emettono meno inquinanti atmosferici e se sono alimentate da energia rinnovabile, guidarne una non aggiungerebbe gas serra che riscaldano l’atmosfera terrestre.
Ma produrre così tanti veicoli elettrici in un decennio causerebbe un aumento della domanda di metalli come litio, cobalto, nichel e manganese. Questi metalli sono essenziali per la fabbricazione delle batterie per veicoli elettrici, ma non si trovano ovunque. La maggior parte del litio mondiale si trova sotto il deserto di Atacama in Sud America, dove l’estrazione mineraria minaccia le popolazioni e gli ecosistemi locali.
I principali produttori di veicoli elettrici devono mantenere bassi i costi di importazione e trovare una fonte affidabile di queste materie prime. L’estrazione mineraria in acque profonde è un’opzione, ma potrebbe anche danneggiare gli habitat e mettere in pericolo la fauna selvatica. Allo stesso tempo, i rifiuti elettronici pieni di metalli preziosi si accumulano nelle discariche e in alcune delle regioni più povere del mondo, con 2,5 milioni di tonnellate aggiunte al totale ogni anno.
Le stesse batterie per veicoli elettrici hanno una durata di conservazione da otto a dieci anni. Le batterie agli ioni di litio vengono attualmente riciclate a un tasso esiguo, inferiore al 5% nell’UE. Invece di estrarre nuove fonti di questi metalli, perché non riutilizzare ciò che è già disponibile?
L’economia del riciclaggio
I più grandi riciclatori di batterie agli ioni di litio hanno sede in Cina. Mentre il riciclaggio è spesso trattato come un obbligo che le aziende dovrebbero essere pagate per fare in Nord America ed Europa, la concorrenza per le batterie scariche in Cina è così intensa che i riciclatori sono disposti a pagare per metterci le mani sopra.
La maggior parte delle batterie che vengono riciclate vengono sciolte e i loro metalli estratti. Questo viene spesso fatto in grandi strutture commerciali che utilizzano molta energia e quindi emettono molto carbonio. Questi impianti sono costosi da costruire e da far funzionare e richiedono attrezzature sofisticate per trattare le emissioni nocive generate dal processo di fusione. Nonostante i costi elevati, questi impianti recuperano raramente tutti i materiali preziosi delle batterie.
Si prevede che il valore del mercato globale del riciclaggio dei metalli crescerà da 52 miliardi di dollari (37 miliardi di sterline) nel 2020 a 76 miliardi di dollari entro il 2025. Senza metodi di riciclaggio meno dispendiosi dal punto di vista energetico, questa industria emergente non farà altro che esacerbare i problemi ambientali. Ma esiste un processo naturale per estrarre i metalli preziosi dai rifiuti che è stato utilizzato per decenni.
Bug per le batterie
Il bioleaching, chiamato anche biomining, impiega microbi che possono ossidare il metallo come parte del loro metabolismo. È stato ampiamente utilizzato nell’industria mineraria, dove i microrganismi vengono utilizzati per estrarre metalli preziosi dai minerali. Più recentemente, questa tecnica è stata utilizzata per ripulire e recuperare materiali dai rifiuti elettronici, in particolare i circuiti stampati dei computer, i pannelli solari, l’acqua contaminata e persino le discariche di uranio.
I miei colleghi ed io del Bioleaching Research Group dell’Università di Coventry abbiamo scoperto che tutti i metalli presenti nelle batterie dei veicoli elettrici possono essere recuperati utilizzando la bioleaching. Batteri come Acidithiobacillus ferrooxidans e altre specie non tossiche prendono di mira e recuperano i metalli individualmente senza la necessità di alte temperature o sostanze chimiche tossiche. Questi metalli purificati costituiscono elementi chimici e quindi possono essere riciclati indefinitamente in più catene di approvvigionamento.
L’aumento della bioleaching comporta la crescita di batteri in incubatori a 37 °C, spesso utilizzando anidride carbonica. Non è necessaria molta energia, quindi il processo ha un’impronta di carbonio molto più piccola rispetto ai tipici impianti di riciclaggio, contribuendo anche a ridurre l’inquinamento. Pur riducendo lo spreco di batterie per veicoli elettrici, le strutture di bioleaching consentono ai produttori di recuperare questi metalli preziosi a livello locale e fare meno affidamento sui pochi paesi produttori.
Gli accademici che lavorano sulla bioleaching si fermano una volta che hanno rimosso tutti i metalli preziosi dai rifiuti elettronici e gli stessi galleggiano nella soluzione. Questo non è abbastanza per l’industria. Combiniamo la bioleaching con metodi elettrochimici che possono pescare questi metalli e renderli utili per le catene di approvvigionamento. Sfortunatamente, i metodi esistenti nel riciclaggio dei metalli che comportano molta energia e sostanze chimiche tossiche sono stati utilizzati per decenni. Le industrie non possono sempre permettersi di innovare, quindi spetta al governo imporre cambiamenti e investire in alternative più pulite.
Le batterie per veicoli elettrici sono una tecnologia ancora agli inizi. Il riutilizzo dei loro componenti dovrebbe essere considerato come parte della loro progettazione. Piuttosto che rimanere un ripensamento, il riciclo può diventare sia l’inizio che la fine del ciclo di vita di una batteria per veicoli elettrici con bioleaching, producendo materie prime di alta qualità per nuove batterie a basso costo ambientale.
Autore
Sebastien Farnaud, Professor of Bio-innovation and Enterprise, Coventry University
