il riciclo delle batterie al litio un problema aperto

1 Telios FONDAZIONE ONLUS Per la promozione e diffusione delle energie rinnovabili, del risparmio energetico, della mobilit sostenibile Via della Rocca 29/a - 10123 Torino Italia + 39 011 837 182 09689320019 il riciclo delle batterie al litio un problema aperto Jon Garcia Aguirre Stagista progetto Fomento San Sebastian luglio 2014 Introduzione L utilizzo di litio attuale stimato in tonnellate all anno. Questo materiale usato nella fabbricazione di batterie per computer, smartphone e altri dispositivi elettronici portatili. Un'altra applicazione importante il suo utilizzo per le batterie delle auto elettriche. Oggi, la maggior parte del mercato di litio destinato alla produzione di batterie agli ioni di litio , le quali hanno il triplo dell energia di quelle al nichel/metallo e il doppio della potenza.

2 I giacimenti di litio si trovano in Bolivia, Argentina, Cile, Cina, Stati Uniti e Australia. Invece, la produzione di batterie al litio concentrata in Asia (60% della produzione mondiale nel 2012), con il Giappone che fa da apripista. Questo metallo si trova pi frequentemente in combinazione con sali, compreso quello marino e i pi grandi giacimenti mondiali si trovano nei laghi salati delle Ande sopra i Di quelli i due pi importanti sono il lago di Atacama in Cile e il lago di Uyuni in Bolivia con un estensione di km2. La Bolivia infatti possiede circa il 50% delle riserve mondiali. Dai loro giacimenti di carbonato di litio si estrae oltre l 85% delle risorse mondiali. Quindi nel futuro il Sudamerica potrebbe assumere un maggior peso nelle vicende globali. Nuovi mercati geo-strategici si stanno aprendo in Bolivia, Cile e Argentina.

3 Ovunque si sta combattendo una guerra per il controllo delle risorse, fatta per il momento solamente da industria, finanza e diplomazia. Questo ampio sviluppo delle batterie al litio pone anche altre domande. Che si fa con le batterie quando sono state utilizzate? Inquinano l ambiente? Sono pericolose? I loro materiali possono essere riciclati e riutilizzati? Ci sono delle normative ambientali che regolano questa attivit ? Applicazione delle batterie litio ion Il litio presente in molti applicazioni: nel mondo portabile ricaricabile (cellulari, computer, tablet ecc.), nel trasporto elettrico (bici elettriche, veicoli ibridi ed elettrici), in applicazione stazionarie (accumulo energetico nella industria, unit modulari per applicazione off grid , fornitura di servizi accessori alla rete elettrica) e in altre settori (aeronautica, aerospaziale ecc.)

4 Utilizzo del litio per i veicoli Le automobili elettriche rappresentano il futuro del trasporto privato secondo molti osservatori. Il rapporto Electric and Plug-in Hybrid Vehicles Roadmap secondo la IEA (International Energy Agency) ipotizza un rapido incremento. Infatti, lo sviluppo delle auto elettriche dipender in gran parte dalle batterie al litio . Oggi, il consumo di litio per la produzione di batterie per le auto elettriche in aumento (dal 8% in 2002 al 27% in 2012 della produzione totale). L aumento della sua importanza nel mercato automobilistico e tecnologico fa prevedere che la sua domanda sar in aumento. Quindi, nuove batterie devono essere sviluppate a costi competitivi e dovranno essere ampliate le attivit di ricerca correlate. Il progresso in questo senso stato sensibile, con l arrivo sul mercato negli ultimi anni di batterie pi compatte, efficienti e sopratutto pi economiche.

5 Lo sviluppo delle auto elettriche consentir di ridurre il consumo di petrolio e le emissioni di CO2 nel settore di trasporti nel 2030 2050, quindi i benefici ambientali saranno evidenti. Tossicit e Impatto ambientale delle batterie Tutte le tecnologie di batterie contengono pi o meno componenti tossici. Ci detto, le batterie litio - ion sono considerate pi sostenibili da un punto di vista ambientale. In relazione ai dati disponibili degli effetti che hanno vari tipi di batterie (Pb acido, Ni Cd, NiMH, Li polimero, Li ion, Ni Zn) sulla salute a breve termine in caso di esposizione, sulla salute a lungo termino in caso di esposizione e sull ambiente, quelli di litio - ion hanno un impatto minore. Il pericolo del litio dovuto alla sua reattivit con l aria in quanto reagisce con l ossigeno, generando prodotti tossici.

6 Tuttavia, il litio non si trova in eccessiva quantit nelle batterie . La sua pericolosit viene dall elettrolita (miscela fra un solvente organico e un sale di litio ), il quale tossico e infiammabile. Il solvente contiene LiPF6 ( litio exafluorofosfato), LiClO4 ( litio perclorato) e LiBF4 ( litio tetrafluoroborato). Una esposizione a questo elettrolita nel breve periodo pu causare effetti negativi sulla pelle, o all'intestino se ingerito. Tuttavia, ll solvente a contatto con l aria si volatilizza. Altri tipi di batterie come quelle al Pb acido sono pi pericolose. Il Pb un elemento nocivo per la salute umana e si accumula nella natura. Invece il litio non pericoloso per la flora e la fauna. Le piante l assorbono facilmente e sono un indicatore della sua concentrazione nell'ambiente. E' vero anche che un eccesso di concentrazione di litio nell ambiente potrebbe essere altamente tossico.

7 Per valutare gli effetti di queste batterie e fare un confronto tra le loro differenti fasi di ciclo di vita si puo fare un Life Cycle Assesment (LCA) utilizzando un software come quello eco indicator 99 , sviluppato per la Universit di Brussels (progetto SUBAT) e cos evidenziare la pericolosit da un punto di vista ambientale. Questo tipo di programma tiene in conto la tossicit e la produzione di elementi o componenti dannosi e/o pericolosi per l ambiente e per l'uomo durante l intero ciclo di vita della batteria. Quando si considera il ciclo di vita di una batteria bisogna considerare: la estrazione, l'attivit di trattamento (materiale e componenti), l uso, il riciclaggio (batteria usata) e lo smaltimento finale. I componenti ambientali fondamentali che devono essere presi in considerazione sono l'atmosfera, l ambiente idrico, il suolo o sottosuolo, la vegetazione, fauna ed ecosistemi, il paesaggio e la salute umana.

8 Prendendo questi fattori in considerazione, il software d un punteggio per ogni tecnologia. Si valuta cos quanto il ciclo di vita di una batteria possa essere dannoso per l uomo e per l ambiente, considerando tutte le fase e tutti i fattori ambientali. In un studio fatto alla Universit di Padova si utilizza il software eco-indicator e si prende una tecnologia come riferimento (batteria al Pb, punteggio = 100). Nella presentazione dei risultati viene fatta una suddivisione tra produzione e riciclaggio, perdite di energia dovute al peso della batteria, perdite di energia dovute all inefficienza. Fonte: Da un punto di vista ambientale sembra che le batterie Li ion siano migliori di quelle al Pb utilizzate in tante applicazioni. Tuttavia, la dispersione nell'ambiente di milioni di batterie di litio - ion ogni anno ha spinto gli scienziati a proporre politiche di governo pi forti per incoraggiare il recupero, il riciclo e il riutilizzo dei materiali delle batterie , secondo il principio recovery recycle and reuse.

9 Riciclaggio dei materiali delle batterie Si stima che l Unione Europea (UE) produca circa tonnellate di batterie esaurite all anno. Oltre a costituire una significativa fonte di rifiuti, queste batterie contribuiscono al consumo di importanti quantit di risorse e metalli. Oggi, quando si parla di batterie esaurite, si deve ricordare che sono batterie collegate ai diversi settori: Le piccole batterie portatile (cellulari, computer ecc). Le batterie dei veicoli (ibridi ed elettrici) Le batterie industriali. Per ogni tipo di batteria la situazione di raccolta e trattamento diversa. Regolamentazione europea La legislazione, gli standard del settore e le guide industriali dicono come gestire i rifiuti delle pile e accumulatori. Per esempio, nel settore automobilistico esiste una entit , EUROBAT, che la voce unitaria del settore europeo delle batterie automotive e industriali nelle discussioni regolatorie, che coinvolgono l industria, le istituzioni europee e i Governi Nazionali.

10 Riguardo alla legislazione generale, nel 2006 entrata in vigore la Direttiva batterie Europea (Directive 2006/66/EC) che indica obiettivi da raggiungere riguardo al riciclo delle batterie ed particolarmente restrittiva verso le batterie al piombo e cadmio. Questa direttiva vieta l'immissione sul mercato delle batterie di mercurio o cadmio in quantit superiori ad una soglia prestabilita. Si promuove un livello elevato di raccolta e di riciclo di rifiuti di pile ed accumulatori, e una migliore prestazione ambientale di tutti gli operatori coinvolti nel ciclo di vita di pile e accumulatori. Gli Stati membri devono adottare le necessarie misure per promuovere e ottimizzare la raccolta differenziata dei rifiuti di pile e accumulatori, evitando cos che questi siano smaltiti come rifiuti urbani misti.