Molti aspetti della vita moderna dipendono da un costante approvvigionamento energetico: riteniamo di poterci aspettare quasi sempre un aumento della potenza di calcolo, con possibili previsioni analoghe per il futuro dello stoccaggio energetico. Nel 2022 la questione critica è: dove reperiremo tutti i metalli necessari?

Lo stoccaggio dell'energia può proseguire su svariati percorsi
Si pensi a tre possibili casi di utilizzo diversi:
1)         un veicolo elettrico ad alte prestazioni;
2)         stabilizzazione dell'approvvigionamento energetico, nel caso di una rete elettrica alimentata da fonti intermittenti;
3)         una batteria su misura per alimentare un piccolo dispositivo.

Poiché la gamma dei casi di utilizzo è particolarmente varia, avremmo ragione di aspettarci un ventaglio diversificato di soluzioni per lo stoccaggio energetico; la tecnologia agli ioni di litio è stata predominante per quasi tre decenni, ma il futuro potrebbe promuovere molte tecnologie diverse.

Come aumentare la durata delle batterie? Occhio al catodo
È noto che le batterie non si possono caricare e ricaricare all'infinito e il catodo è tendenzialmente l'origine di questo problema. Una gran parte della ricerca compiuta sullo sviluppo delle batterie è stata dedicata agli elementi e ai tipi di strutture del catodo che funzionano meglio. Se parliamo di una composizione NMC 811, ad esempio, ci riferiamo a un catodo composto da nichel, manganese e cobalto con otto parti di nichel, una di manganese e una di cobalto. Una soluzione che va incontro a esigenze di tipo economico, in materia di approvvigionamento, di sicurezza e di densità energetica.

I metalli sono indipendenti dalla loro fonte?
Il nichel, il manganese e il cobalto da usare nelle batterie potrebbero provenire da svariati luoghi: per esempio dalle miniere, senza che siano mai stati impiegati prima all'interno di un'altra batteria o, analogamente, da una combinazione di prodotti riciclati, riconoscendo che la questione non si riduce sempre all'estrazione di quantità maggiori di questi materiali.
Dobbiamo aspettarci prestazioni di qualità inferiore se la fonte dei metalli utilizzati per le batterie è riciclata? Logicamente, gli atomi dei metalli distinti dovrebbero essere gli stessi a prescindere dalla loro fonte, ma si rende certamente necessaria una verifica in proposito (fonte: Barber, 13 ottobre 2022).

Redwood Materials è un'azienda specializzata nella produzione sostenibile di metalli per batterie, che si procura una quantità sempre maggiore dei materiali necessari da contenuto riciclato. Recentemente, il Materials Research Group presso gli Argonne National Laboratories ha collaudato le prestazioni di catodi ad alto contenuto di nichel, per vedere se fosse possibile constatare una differenza in termini di performance tra metalli appena estratti e metalli riciclati (fonte: “U.S. Department of Energy’s Argonne National Laboratory verifies performance of Redwood cathode from recycled content”, Redwood Materials, 13 ottobre 2022). Dai risultati di questa prova è emerso che le prestazioni dei materiali riciclati di Redwood non erano distinguibili da quelle dei nuovi metalli utilizzati nella costruzione delle batterie. Non possiamo affermare che ciò comporterà fin da subito un boom del riciclo, ma si tratta di un passo importante che corrobora l'idea secondo cui, se le prestazioni e la sicurezza sono aspetti fondamentali, entrambi si possono conseguire altrettanto bene con materiali riciclati.

Conclusione: il riciclo ha implicazioni interessanti per la catena di approvvigionamento
Chiunque segua la produzione di batterie a livello planetario non potrà fare a meno di notare che la Cina è il produttore principale, attualmente responsabile della realizzazione del 78% circa di materiali catodici (fonte: Barber, 13 ottobre 2022). Di questo passo, entro il 2030 la percentuale potrebbe salire al 90%, malgrado gli Stati Uniti siano impegnati a investire e a espandere le proprie capacità interne. La Cina ha maturato un vantaggio: poiché la catena di approvvigionamento è integrata nel suo mercato, ha accentrato le competenze ed è in grado di separare in modo più rapido ed economico le materie prime dai metalli di scarto e di assemblarli nella struttura catodica necessaria.

Redwood Materials è un esempio di azienda statunitense che sta compiendo passi piuttosto interessanti, partendo dalla semplice vendita ad altri fornitori di materie prime fino ad arrivare alla produzione dei propri materiali catodici. Ha pure annunciato un investimento del valore di 3,5 miliardi di dollari per 10 anni a Reno, nel Nevada, dove prevede di produrre entro il 2025 materiale catodico sufficiente per 100 GWh di celle per batterie, più o meno la stessa quantità generata l'anno scorso da CATL, il principale produttore cinese (ibid).  Benché la domanda di riciclo sia elevata, dal momento che nel 2022 il mercato sta promuovendo soluzioni sostenibili in tanti settori, questa prima fase dello sviluppo industriale presenta alcuni rischi: una società come Redwood sarà in grado di potenziare la produzione di metalli purissimi, poiché la purezza fa la differenza per quanto concerne le prestazioni delle batterie? La struttura dei metalli utilizzati nei catodi deve essere molto precisa; vi è poi il fatto che molti veicoli elettrici sono piuttosto recenti, ragion per cui non si dispone ancora di un volume enorme di batterie per auto da riciclare.
Il riciclo delle batterie si trova in una fase iniziale e interessante del suo sviluppo storico; pensiamo che in futuro potrà costituire un collegamento rilevante nella catena di valore dello stoccaggio energetico, di pari passo con la crescita del trend (ibid).
(Articolo a cura di Chris Gannatti, Global Head of Research di WisdomTree)