Alternative sostenibili: come le batterie delle auto elettriche possono essere riutilizzate e riciclate

La batteria è il cuore di ogni veicolo elettrico. Cosa succede se smette di funzionare come dovrebbe? Se le performance di una batteria calano, spesso è necessario sostituirla. Tuttavia, il ciclo di vita di una batteria non si conclude qui. In questo articolo vedremo cosa accade quando una batteria viene sostituita e come si svolge la seconda vita di quest'ultima.

Il ciclo di vita di una batteria di un’auto ha un suo limite: dopo 8-10 anni e circa 160.000 km, solitamente le performance diminuiscono del 70%. A questo punto la batteria potrebbe non essere più adatta ad essere impiegata per un veicolo elettrico, ma ha ancora molta energia che può e deve essere raccolta.

Il primo passo è verificare se è possibile riutilizzare la batteria rigenerata in un veicolo elettrico: in questo caso le singole celle vengono sostituite e la batteria può essere riutilizzata per una sostituzione o per altre applicazioni. Il processo di rigenerazione evita la produzione di una nuova batteria e riduce la quantità di rifiuti, risparmiando energia e materie prime.

Estendere il ciclo di vita di una batteria

Nel caso in cui la batteria non risulti adatta alla rigenerazione e al riutilizzo in un veicolo, ad esempio a causa di una capacità residua insufficiente, esiste un'altra soluzione per prolungarne il ciclo di vita. L’energia residua delle celle può infatti essere impiegata negli accumulatori di batterie rigenerate. Questi depositi forniscono un concentrato di energia tale da essere in grado di soddisfare la rete.

Vediamo alcuni esempi dei modi e delle tecnologie che sono attualmente in fase di realizzazione per dare alle batterie una seconda vita.

Il progetto "Second Life Batteries" di BMW, sviluppato grazie alla collaborazione con Bosch e il fornitore di energia Vattenfall, dimostra come le batterie riutilizzate possano essere usate per creare un sistema di stoccaggio su larga scala in grado di garantire la stabilità della rete elettrica.

La partnership tra le tre aziende ha permesso di collegare circa 2.600 moduli batteria di oltre 100 veicoli elettrici BMW per formare un sistema di accumulo di energia. Il primo impianto di stoccaggio realizzato con batterie BMW i3 è stato costruito presso il parco eolico onshore da 122 MW "Princess Alexia" vicino ad Amsterdam. Con una capacità di 3,2 megawatt (MW), è il primo progetto di stoccaggio su larga scala di Vattenfall nei Paesi Bassi che fornisce elettricità pulita a 88.000 famiglie.

La maggiore capacità della batteria aiuta a immagazzinare l'elettricità dalle turbine eoliche in modo che il parco eolico possa fornire elettricità anche quando il tempo è relativamente calmo.

Insieme alla società tecnologica The Mobility House AG, Mercedes-Benz ha invece costruito uno dei più grandi depositi di batterie di seconda vita nella Renania settentrionale-Vestfalia, in Germania. Un totale di 1.000 batterie, tutte provenienti da veicoli Smart fortwo electric drive, è raggruppato in un enorme sistema di accumulo con una capacità totale di dodici megawatt. Il parco batterie è collegato direttamente alla rete elettrica e può immagazzinare o rilasciare energia in base alla necessità. La potenza generata dal sistema è sufficiente per illuminare tutti i lampioni di una città di oltre un milione di abitanti.

Nel frattempo, Audi ha unito le forze con una start-up indiana per lanciare il riciclo dei pacchi batteria dei tuk-tuk indiani. I partner coinvolti vogliono convertire i caratteristici veicoli a tre ruote, comuni in molte metropoli asiatiche, dai motori a combustione alla trazione elettrica, sostenendo il governo indiano nel suo piano per passare all'elettromobilità nei prossimi decenni.

Questi sistemi di stoccaggio possono compensare le fluttuazioni della rete elettrica per garantire l'equilibrio tra domanda e offerta: se c'è troppa elettricità nella rete a causa delle fluttuazioni della produzione o della domanda, le batterie accumulano l'eccedenza; se c'è carenza di elettricità, le batterie la forniscono - in pochi secondi. Dopo circa dieci anni, la potenza di una cella della batteria di seconda vita in uso è completamente esaurita. La sua seconda vita è giunta al termine ed è tempo di reimmettere i materiali riutilizzabili nel ciclo produttivo.

Riciclare i materiali per un business sostenibile

Sapevi che fino al 99% di una batteria è riciclabile? Attingere a metodi di riciclo innovativi è fondamentale per lo sviluppo di un modello di business sostenibile per la mobilità elettrica. Gli alloggiamenti delle batterie, i cavi e le sbarre collettrici possono essere riciclati abbastanza facilmente. I moduli batteria, che contengono gran parte dei materiali rari, richiedono un processo di riciclo più impegnativo. I processi esistenti devono essere ancora perfezionati per far sì che le materie prime presenti nelle celle della batteria possano essere recuperate nel modo più ottimale. Oggi tuttavia, diversi complessi processi di riciclo consentono di recuperare gran parte dei materiali per la produzione di nuove batterie per auto. Il processo di recupero di solito consiste nei seguenti tre passaggi:

Separazione: il guscio esterno e tutti gli altri componenti interni in plastica vengono separati dai componenti metallici. Queste sono tutte parti preziose che possono essere utilizzate per realizzare nuove batterie.

Triturazione: la custodia in alluminio, il materiale dell'elettrodo e il foglio separatore vengono macinati in pezzi molto piccoli in uno speciale trituratore.

Fusione: i materiali più preziosi, i metalli che si presentano sotto forma di piombo, nichel e cobalto, vengono separati in due diverse fasi: pirometallurgia e idrometallurgia. La pirometallurgia comporta la frantumazione e la combustione delle celle e di altri componenti della batteria, mentre l'idrometallurgia li dissolve in acido.

I materiali riciclati separati vanno a un impianto di produzione di batterie, dove costituiscono circa l'80% delle nuove batterie per auto. Per l'industria automobilistica, l'obiettivo è ottimizzare ulteriormente i processi di riciclo. Il riciclo del litio e del cobalto, ad esempio, comporta ancora problemi tecnici da risolvere. Nel caso del litio, il riciclo non è ancora economico, poiché il litio appena estratto è ancora più economico della materia prima ottenuta con il riciclo. Oggi inoltre, la maggior parte delle batterie è attualmente in uso all'interno dei veicoli o nei sistemi di stoccaggio di seconda vita, rendendo ancora lunghe le tempistiche necessarie per raggiungere un gran numero di batterie riciclate in circolazione. Si prevede, tuttavia, che il rapido aumento del numero di auto elettriche acquistate o noleggiate ogni anno velocizzerà il cambiamento.