Di Steven Shackell
I veicoli elettrici (EV) hanno dato il via a una vera e propria rivoluzione nel settore automobilistico, permettendo ai consumatori e ai trasporti commerciali di intraprendere la strada della decarbonizzazione. Tuttavia, i produttori di veicoli elettrici vengono criticati per l'impronta di carbonio, superiore a quella dei produttori di veicoli con motore a combustione interna (ICE), e per la produzione di sistemi di batterie che contengono materie prime rare e creano rifiuti pericolosi.
Negli ultimi anni, il settore EV ha compiuto notevoli passi avanti verso la riduzione dell'impronta di carbonio del ciclo di vita dei veicoli elettrici, consentendo il riutilizzo delle batterie a fine vita o il riciclaggio dei sistemi di batterie. Questo articolo illustra le modalità di riciclo o di riutilizzo dei veicoli elettrici e identifica le opportunità per un'economia circolare del settore EV finalizzata alla decarbonizzazione.
Sostenibilità delle batterie dei veicoli elettrici
Anche se l'impronta di carbonio di un veicolo elettrico è superiore a quella di un veicolo ICE durante il processo di produzione, il veicolo elettrico produce meno della metà delle emissioni totali del ciclo di vita di un veicolo ICE medio. Tuttavia, l'aumento della domanda e della produzione di veicoli elettrici determina anche un aumento della domanda di materie prime e magneti di terre rare. Le tecnologie dei motori dei veicoli elettrici richiedono magneti di terre rare, mentre i sistemi di batterie utilizzano materie prime quali litio, cobalto e grafite.
Nella produzione dei sistemi di batterie, i produttori che non utilizzano materiali riciclati contribuiscono in modo significativo all'impatto ambientale negativo della produzione di veicoli elettrici. I materiali impiegati sono risorse limitate che richiedono massicce operazioni di estrazione, vaste reti di trasporto e processi di raffinazione più lunghi per l'utilizzo nelle batterie.
Inoltre, l'estrazione del litio e del cobalto comporta operazioni in ambienti fisicamente e socialmente sensibili, dando adito a critiche e dubbi sulla relativa sostenibilità etica. Grazie all'elevato contenuto di metalli e materie prime, tuttavia, i veicoli elettrici sono particolarmente adatti al riciclo a fine vita. Questo incentiva i produttori a cercare soluzioni estrattive sostenibili e potrebbe limitare la necessità di estrazioni future.
Riciclo dei veicoli elettrici
I veicoli elettrici sono relativamente più semplici da riciclare rispetto ai veicolo ICE e hanno un numero inferiore di componenti. Anche se il riciclo dei veicoli elettrici è spesso associato a quello delle batterie, include anche materie prime come rame, acciaio e alluminio utilizzate per la carrozzeria del veicolo e altri componenti.
Purtroppo, i materiali riciclati possono essere soggetti a fluttuazioni di prezzo che ne rendono l'utilizzo meno appetibile per le aziende, con conseguente spreco di materiali. Per poter gestire le sfide legate al riciclo dei veicoli elettrici, l'economia circolare del riciclo deve iniziare fin dalla progettazione del veicolo, vale a dire che gli stessi produttori devono rendere semplice ed economico il riciclo dell'intero veicolo.
Il riciclo comporta delle sfide. Nella progettazione, i produttori devono cercare un terreno comune per l'utilizzo delle risorse. Ad esempio, riducendo al minimo le materie prime utilizzate per un veicolo, si può ridurre anche la necessità di estrazione mineraria iniziale. Tuttavia, questo può rendere molto più difficile il riciclo e il recupero delle stesse materie prime, trasformando in negativo il bilancio dell'estrazione iniziale. Una progettazione dei veicoli elettrici che possa agevolarne la riparazione o il riciclo è il primo passo verso un'economia circolare sostenibile.
Riciclo delle batterie EV
L'alluminio e l'acciaio utilizzati nel settore dei trasporti rappresentano quasi un quarto della domanda complessiva di alluminio e acciaio di tutti i settori. Per fortuna, queste materie prime vengono da tempo riciclate attraverso il settore dei veicoli ICE. Il riciclo delle batterie è invece un processo più innovativo, con diversi passaggi chiave che i produttori devono inserire nella progettazione all'inizio del ciclo di vita delle batterie.
Raccolta, ordinamento e valutazione
Le batterie dei veicoli elettrici vanno raccolte dal veicolo al termine della loro vita utile. Questo processo può essere rischioso, perché i sistemi di batterie possono ancora contenere una notevole quantità di energia e richiedono l'intervento di tecnici specializzati. Per semplificare questo processo, i produttori devono progettare sistemi di batterie che possano essere rimossi in sicurezza dalla carrozzeria del veicolo. Un pacco batteria intercambiabile potrebbe anche risolvere il problema dei lunghi tempi di ricarica dei veicoli elettrici, semplicemente sostituendo le batterie scariche con altre completamente cariche.
Le batterie raccolte devono essere ordinate e classificate in base a diverse categorie. Ad esempio, le batterie di un veicolo elettrico nuovo coinvolto in un incidente potrebbero conservare tutta la loro capacità ed essere riutilizzabili. In altri casi, le batterie potrebbero aver raggiunto la fine della loro vita operativa ed essere adatte al riciclo.
Didascalia: Un pacco batteria EV contenente diversi moduli batteria
Smantellamento e recupero dei materiali
Le batterie non adatte a una seconda vita subiscono un processo di smantellamento. I moduli e le celle delle batterie vengono rimossi dal pacco batteria automobilistico e i componenti vengono frantumati per separare ed esporre i diversi materiali.
Il processo di frantumazione crea una varietà di materiali che, a seconda del tipo di frantumazione e della composizione delle batterie riciclate, vengono selezionati per un ulteriore trattamento. In genere, il processo di frantumazione crea una "massa nera" costituita da catodi e anodi di batteria che può essere sottoposta a processi di pirometallurgia (fusione) o idrometallurgia (lisciviazione) per estrarre le materie prime metalliche come litio, cobalto, nichel, manganese e alluminio.
Gli attuali processi di riciclo delle batterie agli ioni di litio possono recuperare il 95% delle materie prime originarie, lasciando inutilizzabile solo il 5% del materiale riciclato. Secondo il Dipartimento dell'energia degli Stati Uniti, è possibile generare una tonnellata di litio per batterie riciclando 28 tonnellate di batterie agli ioni di litio esauste anziché estrarre 250 tonnellate di minerale.
Riutilizzo delle batterie EV
La definizione di obiettivi di produzione per l'ottimizzazione della riciclabilità potrebbe disincentivare le strategie di riutilizzo delle batterie. Nel 2022, Nature ha rilevato questa possibilità per i veicoli elettrici e i relativi sistemi di batterie: la domanda di materiali per i nuovi veicoli porta a riciclarli piuttosto che a prolungarne l'uso nei veicoli esistenti attraverso la riparazione.
Il riutilizzo delle batterie dei veicoli elettrici dovrebbe essere l'obiettivo principale dei produttori, con l'intento di mantenere la capacità e le prestazioni dei sistemi di batterie il più a lungo possibile. Ad esempio, se un veicolo elettrico nuovo viene coinvolto in un incidente e il sistema di batterie è riutilizzabile, le batterie possono essere impiegate in sistemi di accumulo di energia portatili, accumulo di energia rinnovabile o altre applicazioni per prolungarne la durata prima del riciclo. Il resto dell'auto, come l'acciaio e l'alluminio della carrozzeria, può essere riciclato.
Ciclo di vita delle batterie EV
I veicoli elettrici promuovono il processo trasformativo verso la decarbonizzazione del settore dei trasporti, pur avendo un'impronta di carbonio iniziale più grande e una maggiore domanda di materiali rari in fase di produzione. I progressi fatti dal settore dei veicoli elettrici nella produzione, nel riciclo e nel riutilizzo delle batterie stanno creando un'economia circolare per le sue risorse naturali, essenziali per la mobilità sostenibile e la conservazione dell'ambiente. I produttori di veicoli elettrici devono trovare un equilibrio tra minima impronta di carbonio e massima efficienza delle risorse per un futuro più pulito, soddisfacendo al contempo le richieste dei consumatori.
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