Siamo davvero nell’epoca della “Green Hypocrisy”? Facciamo chiarezza sulle ombre della mobilità elettrica

Ci sono legami nati da interessi comuni ed ideologie condivise che, alimentati da stima reciproca, evolvono naturalmente in rapporti di fiducia. Questo è il caso della nostra amicizia con Silvia Bodoardo, Professoressa e ricercatrice presso il Dipartimento di Scienza Applicata e Tecnologia del Politecnico di Torino.

È un esempio di questa collaborazione la puntata 49 della nostra Battery Weekly 2023, incentrata sul tema della mobilità elettrica e delle criticità legate alla sua diffusione, dove abbiamo commentato lo speciale di Report “Green Hypocrisy”, andato in onda il 19 Novembre 2023, in cui Silvia Bodoardo è stata intervistata direttamente in qualità di esperta del settore delle batterie.

Proprio in virtù della relazione che intercorre tra Flash Battery e Silvia Bodoardo, abbiamo sentito il dovere di fare maggiore chiarezza riguardo alle tematiche presentate durante l’episodio, esprimendo il nostro punto di vista di produttori operanti nel settore delle batterie al litio da oltre dodici anni.

Mobilità Elettrica: l’importanza di un’analisi critica per coglierne sfide e opportunità

L’obiettivo dell’inchiesta sulla “Green Hypocrisy” è stato quello di mettere in luce alcune criticità legate al mondo della green economy, sollevando interrogativi importanti su quali siano i retroscena che si celano dietro le quinte della transizione ecologica, in particolare riguardo alla sempre più diffusa adozione della mobilità elettrica. Sotto il riflettore, sono state soprattutto le pratiche legate all’estrazione delle materie prime impiegate all’interno delle batterie dei veicoli elettrici e l’impatto ambientale che questi processi generano sul territorio e sulle persone.

Il settore delle batterie è infatti da sempre molto dibattuto e, proprio per questo, necessita di un punto di vista che, non solo ne analizzi le sfide, ma che sia anche in grado di coglierne le opportunità.

Quello dell’estrazione mineraria è certamente un tema di non poco conto quando si parla di batterie, ma è importante non cadere nella trappola del sensazionalismo. Metterne alla luce i problemi è una responsabilità e rappresenta un passo fondamentale per creare maggiore consapevolezza, ma la trasparenza e la completezza delle informazioni devono essere al centro della narrazione affinché si possano portare reali benefici alla collettività.

La responsabilità educativa di ciò che si comunica però, deve essere al primo posto: l’analisi di dati scientifici e le opinioni di esperti competenti sono elementi imprescindibili per un’informazione che favorisca chiarezza e trasparenza, evitando falsi allarmismi e incoraggiando il progresso dell’intero settore.

Mobilità elettrica e materie prime critiche: verità e falsi miti

Non si può certamente negare che l’aumento della produzione di batterie abbia innescato una grande richiesta di materiali cosiddetti critici. Questa affermazione è supportata da dati recenti che ne evidenziano una notevole crescita: dal 2017 al 2022, la domanda complessiva di litio è triplicata, mentre quella di cobalto è aumentata del 70% e quella di nichel del 40%. Secondo l’Announced Pledge Scenario dell’Agenzia Energetica Internazionale, si prevede che la richiesta di queste materie continuerà a crescere entro il 2030.

Ci sono però alcuni aspetti che è fondamentale chiarire per avere una visione d’insieme completa e, soprattutto, corretta ed affidabile sul ruolo che la mobilità elettrica ha nell’impatto generato dall’estrazione di questi materiali.

Prenderemo in esame nichel, cobalto e titanio, i tre elementi presi in oggetto dallo speciale “Green Hypocrisy” di cui la mobilità elettrica è imputata come principale responsabile dell’estrazione e delle problematiche ad essa collegate.

Nichel

È fondamentale precisare che, attualmente, solo una minima parte del nichel estratto viene destinata alla produzione di batterie per veicoli elettrici. Secondo i dati forniti dall’International Energy Agency (IEA) nella sua più recente pubblicazione annuale sul settore del trasporto elettrico, il Global EV Outlook 2023, appena il 10% del nichel estratto è stato impiegato per le batterie dei veicoli elettrici nel corso del 2023.

Ma dove va a finire dunque il rimanente nichel estratto?
Il principale utilizzo, con una percentuale superiore al 70%, è riconducibile all’industria metallurgica, per la produzione dell’acciaio inox. Questo materiale, ampiamente diffuso, rappresenta una lega comune a base di ferro che trova applicazioni in svariati settori, dall’alimentare all’edilizia. Dobbiamo inoltre ricordarci che, oggetti di dimensioni minori rispetto ad un’automobile elettrica ma largamente diffusi, come smartphones, tablet e notebook continuano a contenere nichel.

Se il processo di estrazione del Nichel in Indonesia è notoriamente associato ad un impatto ambientale e sociale significativo, dobbiamo quindi ricordarci che questo materiale viene utilizzato in una vasta gamma di settori produttivi. Piuttosto che puntare il dito sull’industria delle batterie, che rappresenta solo una piccola frazione del suo utilizzo totale, è bene ragionare su come possiamo tutti collaborare per limitarne l’utilizzo su larga scala o ridurre l’impatto della sua estrazione.

Grafico rappresentativo della produzione e della richiesta di Nichel per settore, nel periodo 2016 – 2022 

*[Fig.1]

Titanio

L’indagine di Report si sposta poi sul titanio, più specificamente sul biossido di titanio. Anche in questo caso è importante sottolineare che il biossido di titanio, noto come TiO2, trova attualmente impiego in diverse industrie, tra cui quella delle vernici, della carta, della cosmesi (ad esempio per la produzione di creme solari e dentifrici), nella farmaceutica o nella ceramica.

Nell’industria automobilistica, il TiO2 è ampiamente utilizzato come pigmento bianco nei rivestimenti esterni per riflettere la luce solare, riducendo il riscaldamento interno e, quindi, la necessità di energia per il condizionamento dell’aria. Alcuni rivestimenti di biossido di titanio sono inoltre fotocatalitici, il che significa che possono ridurre l’inquinamento dell’aria tramite la decomposizione di sostanze inquinanti, come gli ossidi di azoto quando esposti alla luce solare.

Un altro impiego del biossido di titanio nei veicoli elettrici è quello all’interno dei filtri dell’aria per migliorare la qualità dell’aria all’interno dell’abitacolo dei veicoli, riducendo la presenza di sostanze nocive.

Possiamo dunque affermare che il biossido di titanio ha diverse applicazioni, ma non è direttamente coinvolto nella propulsione di un veicolo elettrico, rendendone dunque l’impiego in questo ambito ancora limitato.

Cobalto

Prendiamo, infine, in analisi il cobalto, un metallo strettamente legato alla mobilità elettrica, che è molto impattante per l’ambiente, come giustamente sottolinea la trasmissione televisiva.

Il cobalto, a differenza di molti altri metalli, non si trova allo stato puro, ma come minerale, e viene estratto come sottoprodotto dell’estrazione di rame o nichel. Nell’industria, il cobalto ha diverse applicazioni, ad esempio come colorante o additivo, ma è nelle batterie al litio che riveste un ruolo di particolare rilevanza. Qui, viene impiegato, sotto forma di idrossido di cobalto, all’interno del catodo, ovvero nel polo negativo, grazie alla sua stabilità termica e alla alta densità energetica.

Grafico rappresentativo della produzione e della richiesta di Cobalto per settore, nel periodo 2016 – 2022

*[Fig.2]

Il cobalto è stato oggetto di crescente attenzione nel tempo, a causa delle sue condizioni di estrazione, spesso associate a situazioni eticamente discutibili. In particolare, la maggior parte del cobalto è estratta nella Repubblica Democratica del Congo, un paese segnato da conflitti armati ed instabilità politica e sociale.

La riduzione del contenuto di cobalto è, infatti, un impegno che dura da decenni per le aziende che mirano ad abbassare i costi e i rischi sociali nella produzione delle batterie. Per affrontare questa problematica, diverse realtà nel settore delle batterie al litio hanno avviato iniziative per migliorare le condizioni di estrazione del cobalto o per sviluppare alternative cobalt-free.

Questo impegno si è tradotto in importanti sviluppi nel settore, dal 2019 ad oggi. Secondo i dati dell’IAE, negli ultimi anni si è verificata una differenziazione principale delle chimiche utilizzate per la produzione dei catodi. Le chimiche a base di nichel manganese cobalto (NMC) infatti si sono evolute nel tempo verso soluzioni con un contenuto di cobalto sempre più ridotto.

Chimica LFP: un’alternativa possibile e percorribile

Lo speciale “Green Hypocrisy” omette, però, che esistono già alcune batterie che non contengono né nichel né cobalto: questo è il caso delle batterie LFP, ovvero litio-ferro-fosfato che negli ultimi anni hanno vissuto una vera e propria ascesa.

Secondo i dati dell’IEA, nel 2022 le batterie NMC rappresentavano un 60% del mercato finale, seguite dal litio-fosfato di ferro (LFP) con una quota di poco inferiore al 30%, a dimostrazione quanto la chimica LFP si stia guadagnando un ruolo sempre più rilevante sul mercato. Le stime attuali ne prevedono una crescita ulteriore nei prossimi anni.

Se, dunque, le batterie NMC hanno dominato il mercato dei veicoli elettrici per anni, la crescente diffusione delle batterie LFP sta ridefinendo il panorama delle tecnologie delle batterie.

Ma quali sono i motivi che hanno influenzato la diffusione così rapida della chimica LFP?

• L’ascesa della chimica LFP deve sicuramente ricercare la sua motivazione nella riduzione delle materie prime critiche in essa contenute. Questa chimica, infatti, non contiene nichel, manganese e cobalto, riducendo le preoccupazioni relative alle forniture di questi materiali, le cui catene di approvvigionamento sono più concentrate geograficamente e soggette a interruzioni.
• Le batterie LFP, inoltre, sono considerate più sicure in quanto sono meno suscettibili a fenomeni come il surriscaldamento e l’incendio, grazie alla loro maggiore stabilità termica, elemento che le rende particolarmente adatte per l’impiego nei veicoli elettrici.
• Le batterie LFP sono generalmente più economiche da produrre rispetto alle NMC, principalmente a causa della minore quantità di metalli preziosi richiesti nella loro composizione, in particolare nichel e cobalto.
• Le batterie LFP sono conosciute per la loro maggiore durata nel tempo e per la loro capacità di mantenere elevate prestazioni anche dopo un numero elevato di cicli di carica/scarica.

Nonostante la loro densità energetica tenda ad essere inferiore a quella delle chimiche NMC e NCA, con i loro vantaggi in termini di sicurezza, costo, durata e sostenibilità ambientale, le batterie LFP stanno emergendo come una scelta sempre più popolare tra i produttori di veicoli elettrici.

Sono, infatti, numerose le case automobilistiche che hanno investito in questa tecnologia, a partire dalla Cina, fino alla più vicina Europa. Ne sono un esempio le iniziative di Volkswagen per produrre modelli entry-level in Europa con batterie LFP e la decisione di Ford di costruire un impianto di produzione di batterie LFP negli Stati Uniti.

L’Europa guarda avanti puntando su sostenibilità e ricerca

Limitarci a criticare i limiti attuali della mobilità elettrica, senza guardare con obiettività ai numerosi passi che l’Europa sta compiendo nella direzione di una sempre maggiore trasparenza e sostenibilità, fornirebbe un quadro parziale e non esaustivo dello stato dell’arte attuale del settore.

La batteria europea nasce per essere sostenibile e riciclabile e sono tanti i passi che il nostro continente sta muovendo in questa direzione, per strutturare una filiera che abbia un impatto sempre minore sull’ambiente a lungo termine e garantire una catena di approvvigionamento più sicura e sostenibile. Questo impegno si riflette sia nelle regolamentazioni volte a promuovere la trasparenza e la responsabilità lungo l’intera catena di produzione delle batterie, sia negli sforzi per sviluppare soluzioni innovative per il riciclo delle batterie esaurite.

Critical Raw Materials Act per garantire catene di approvvigionamento sicure e sostenibili

A livello normativo, l’Unione Europea ha adottato regolamenti mirati a garantire che i materiali utilizzati nella produzione di batterie al litio siano estratti in modo etico e sostenibile, riducendo così il rischio di sfruttamento e violazioni dei diritti umani nelle regioni di estrazione.

Un impegno che, nel 2023, si è concretizzato nella redazione del Critical Raw Materials Act, un regolamento a cui l’Europa ha aderito con l’obiettivo di diversificare le fonti di approvvigionamento, ridurre la dipendenza da paesi terzi e promuovere un accesso sicuro a tali materiali.

Attraverso questo documento, l’Unione Europea si impegna a identificare e monitorare i materiali critici essenziali per l’economia europea, valutando i rischi associati alla loro disponibilità e alla loro produzione e promuovendo politiche volte a garantire una gestione sostenibile delle risorse e a favorire l’innovazione tecnologica per ridurre la dipendenza da materiali critici e per sviluppare alternative più sostenibili.

*[Fig.3]

Obiettivi ambiziosi che prendono forma in iniziative concrete, come programmi di ricerca e sviluppo per identificare alternative ai materiali critici, iniziative di cooperazione internazionale per garantire un approvvigionamento responsabile e politiche di investimento per promuovere la produzione e il riciclo sostenibili di tali materiali sul territorio europeo, in linea con gli obiettivi di sostenibilità e di riduzione dell’impatto ambientale dell’industria.

Riciclo: la strada del futuro

Parallelamente, l’Unione Europea sta investendo in tecnologie avanzate per il riciclo delle batterie, allo scopo di recuperare e riutilizzare materiali preziosi come il litio, il cobalto e il nichel, riducendo così la dipendenza dalle materie prime vergini e mitigando l’impatto ambientale legato all’estrazione e alla produzione di nuove batterie. Questi materiali possono essere estratti dalle batterie esauste e riutilizzati nella produzione di nuove batterie o in altri settori industriali, contribuendo a ridurre la domanda di materie prime vergini e a minimizzare il costo ambientale associato alla loro estrazione.

Il litio utilizzato nelle batterie non scompare nel nulla una volta esaurito il ciclo di vita della batteria: rimane all’interno della batteria esausta e può essere recuperato attraverso processi di riciclo.

A dimostrazione di ciò, già nel 2021, il produttore di batterie norvegese Northvolt, ha condotto test produttivi utilizzando materiale 100% riciclato, portando così alla produzione della prima batteria NMC con materiale interamente riciclato. Questa prima sperimentazione, che rientra nel programma di riciclo dell’azienda norvegese denominato Revolt, ha dimostrando che è possibile ottenere prestazioni paragonabili tra celle realizzate con materiale riciclato e celle realizzate con materiale vergine.

Contrariamente al petrolio, che deve essere estratto continuamente per alimentare le automobili a motore termico, il litio viene estratto solo una volta per la produzione delle batterie. Dobbiamo infatti considerare che litio, cobalto, manganese, nichel e tutti gli altri materiali contenuti in un pacco batteria possono essere riciclati e riutilizzati diverse volte. Attualmente, però, riscontriamo una carenza di materia prima destinata al riciclo, dato che, solo negli ultimi anni, abbiamo iniziato a introdurre sul mercato volumi significativi di batterie, che hanno una durata della vita media di circa 15/20 anni.  Si tratta dunque di un ragionamento fondamentale da affrontare sul lungo termine.

È un concetto simile a quello che abbiamo già sperimentato nel settore del piombo, dove siamo riusciti a trasformare quello che una volta era un processo di estrazione mineraria manuale in un sistema di riciclo ben consolidato. Oggi, gran parte del piombo utilizzato è ottenuto attraverso il riciclo, ma questo cambiamento non è avvenuto da un giorno all’altro: è stato necessario tempo per sviluppare le infrastrutture e le tecnologie necessarie.

Ricerca e informazione nel settore delle batterie: l’importanza di un lavoro in sinergia

Dopo 4 stagioni, 150 puntate registrate e decine di ospiti di rilievo nazionale, una cosa di certo l’abbiamo imparata dalla nostra Battery Weekly: l’innovazione nel settore delle batterie va veloce e la ricerca è in continuo fermento.

Il mondo della chimica applicata alle batterie sta evolvendo rapidamente, non solo nell’adozione di tecnologie più avanzate, ma anche nell’esplorazione di nuove chimiche sempre più diversificate e con l’obiettivo di una sempre crescente sostenibilità. Sono significativi i progressi compiuti nella ricerca e nello sviluppo di nuove chimiche volte a ridurre o ad eliminare l’uso di materiali considerati critici o dannosi per l’ambiente e la salute umana: ne è un esempio la tecnologia al sodio che già sta muovendo i primi passi nel panorama delle batterie, riscuotendo un crescente interesse.

Per affrontare queste sfide, sono necessari investimenti significativi nella ricerca e nello sviluppo di tecnologie di riciclo avanzate e sostenibili, nonché nella creazione di infrastrutture e normative adeguate a supportare il riciclo delle batterie su larga scala. Tutto questo, però, non è sufficiente se non è supportato da una comunicazione accurata e obiettiva, volta a creare consapevolezza e coinvolgere attivamente il pubblico in un dialogo aperto e trasparente, facendo chiarezza anziché oscurare, educando anziché spaventare.