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Jul 29, 2023

Tre tecnologie dominano il litio

CAMBRIDGE, Inghilterra—Poiché la domanda di batterie agli ioni di litio continua ad aumentare, la necessità di gestirne la sostenibilità durante l'intero ciclo di vita, compresa la fine vita, sta diventando sempre più sentita

CAMBRIDGE, Inghilterra—Poiché la domanda di batterie agli ioni di litio continua ad aumentare, la necessità di gestirne la sostenibilità durante l'intero ciclo di vita, compresa la fine vita, sta diventando sempre più importante. Le batterie possono essere riciclate per recuperare metalli preziosi come cobalto, litio e nichel.

A seconda della tecnica di riciclaggio impiegata, i materiali ottenuti da questi processi potrebbero necessitare di ulteriore raffinazione o lavorazione per consentirne la reintroduzione nella produzione di nuove batterie.

“I produttori di batterie sono desiderosi di procurarsi materiali prodotti dal riciclo per mitigare le fluttuazioni dei prezzi dei metalli e per addomesticare l’offerta di materiali”, afferma Conrad Nichols, analista tecnologico presso IDTechEx. “Mentre il volume delle batterie agli ioni di litio a fine vita continua a crescere, i riciclatori continueranno ad aumentare le loro capacità di riciclaggio attraverso la costruzione di nuovi impianti per soddisfare la domanda di riciclaggio”.

Un nuovo rapporto di IDTechEx analizza le tre tecnologie chiave attualmente utilizzate: riciclaggio meccanico, pirometallurgico e idrometallurgico.

La lavorazione meccanica è la tecnica più semplice. Viene utilizzato da molti operatori in tutto il mondo e rappresenta in genere il passo iniziale nel riciclaggio delle batterie agli ioni di litio. Questo spesso inizia con una fase di smontaggio, che viene eseguita manualmente a causa delle differenze nella progettazione del pacco batteria dei veicoli elettrici. Tuttavia, richiede una forza lavoro qualificata.

Dopo lo smontaggio, le fasi tipiche includono la triturazione, la macinazione e la frantumazione. Questo scompone i materiali di alto valore, li separa da fogli e involucri. Questa fase di riciclaggio deve essere eseguita in un'atmosfera inerte. Spesso, la setacciatura viene utilizzata per separare frammenti più grandi di collettori, involucri e separatori di corrente dai materiali degli elettrodi, che sono costituiti da polveri molto fini.

“Ciò si traduce nella produzione di massa nera, che richiede un’ulteriore raffinazione tramite lavorazione idrometallurgica o pirometallurgica per produrre sali metallici adatti alle batterie”, spiega Nichols. “La maggior parte degli operatori in Europa e Nord America attualmente dispone solo di capacità di riciclaggio meccanico. Pertanto, la maggior parte di questi riciclatori non ha la capacità di produrre materiali adatti alle batterie pronti per essere introdotti nella produzione di nuove batterie. Questa massa nera viene generalmente trasportata ai riciclatori nella regione Asia-Pacifico che dispongono di queste capacità”.

La pirometallurgia si riferisce all'uso del calore per estrarre i materiali delle batterie. Questo processo viene generalmente eseguito in un forno elettrico ad arco o a tino e richiede un pretrattamento minimo. Inoltre, questo tipo di riciclaggio è indipendente dalla chimica della batteria. Può ricevere vari flussi di rifiuti contenenti metalli come materia prima, come batterie al nichel-metallo idruro, al nichel-cadmio e agli ioni di litio.

“Tuttavia, il processo richiede elevati requisiti di capitale ed è anche ad alto consumo energetico, oltre a richiedere la depurazione dei gas di scarico”, sottolinea Nichols. “La pirometallurgia produce una lega metallica mista, nonché un flusso di scorie, contenente litio, manganese e alluminio. Pertanto, ciò richiederebbe ancora un’ulteriore lavorazione idrometallurgica se tutti i metalli preziosi dovessero essere nuovamente ottenuti a livello di batteria”.

Le tecniche idrometallurgiche possono essere utilizzate per riciclare direttamente la massa nera o raffinare le leghe prodotte dalla pirometallurgia per formare sali metallici per batterie. Questi sali possono essere reintrodotti nella produzione di nuovi precursori catodici e hanno quindi un valore maggiore rispetto alla massa nera prodotta dal riciclaggio meccanico. Nel riciclaggio idrometallurgico, è possibile impiegare fasi di lisciviazione, estrazione con solvente o precipitazione per estrarre selettivamente metalli come nichel e cobalto dalla massa nera prodotta dal riciclaggio meccanico sotto forma di sali per batterie.

“I principali vantaggi del riciclaggio idrometallurgico sono che è possibile recuperare una maggiore quantità di metalli preziosi e che il consumo di energia è inferiore rispetto al riciclaggio pirometallurgico”, afferma Nichols. “Anche i costi dei reagenti e gli elevati volumi di consumo di acqua pongono alcuni aspetti negativi. Tuttavia, alcuni riciclatori [affermano] di essere in grado di far circolare l’acqua più volte attraverso il processo di riciclaggio per massimizzarne l’efficienza.