Batterie, il riciclo secondo VolkswagenEcco come funziona una delle strutture più avanzate nel recupero delle celle di litio

Il Gruppo Volkswagen compie un altro passo in avanti nel definire una catena del valore sostenibile per le batterie al litio, riuscendo a recuperare e riutilizzare materie prime pregiate come litio, nichel, manganese e cobalto.

Come tanti altri costruttori, Volkswagen ha iniziato la produzione di massa dei veicoli elettrici. Il cuore di questa rivoluzione della mobilità è la batteria ad alto voltaggio, composta da diversi moduli, che a loro volta riuniscono gruppi di singole celle. Ma che cosa succede quando la batteria arriva alla fine della sua vita a bordo dell'auto? Una delle possibili soluzioni è il riciclo, tramite un processo messo a punto dal reparto Ricerca e Sviluppo e poi concretizzato da Volkswagen Group Components.

Il processo di riciclo del litio utilizzato nell’impianto sperimentale di Salzgitter si chiama LithoRec. Il Gruppo Volkswagen ha iniziato a svilupparlo tra il 2009 e il 2011: tutto è partito dall'idea di una dottoranda in geologia dell'Università Tecnica di Braunschweig, che ha svolto il suo progetto di ricerca proprio in Volkswagen.

Stella Konietzko ha indagato sulle fonti da cui potevano essere recuperati, per un successivo riutilizzo, metalli come litio, cobalto, acciaio e alluminio nell'industria automobilistica. All'epoca sembrava un argomento poco attuale, ma in breve è diventato così rilevante da diventare un importante progetto di ricerca che ha visto coinvolta sia l'Università che il Gruppo Volkswagen. "Non siamo partiti troppo presto, ma giusto in tempo. Ora abbiamo la possibilità di usare un processo che è realmente sostenibile, sia dal punto di vista economico che da quello ecologico, senza dover affrettare le cose" racconta Marko Gernuks, Responsabile dell'ottimizzazione del Ciclo di vita e, in passato, project manager di LithoRe.

La cella è l'unità più piccola che compone un pacco batteria ed è quella che effettivamente immagazzina e rilascia l'energia. Al suo interno l'energia elettrica viene convertita in energia chimica in fase di carica, mentre in fase di scarica avviene il contrario.

I componenti principali sono due elettrodi - l'anodo e il catodo - che sono divisi da un separatore permeabile agli ioni di litio. Un liquido conduttivo che si chiama elettrolita circonda entrambi. Durante la carica, gli ioni di litio migrano dal catodo verso l'anodo e trasferiscono gli elettroni al catodo. Nel processo passano attraverso il separatore e raccolgono elettroni all'anodo. Durante la scarica, gli ioni di litio migrano indietro verso il catodo e la corrente scaricata può essere utilizzata per fornire energia. In un pacco batteria le celle sono interconnesse per formare un modulo e diversi moduli sono interconnessi per formare l'intero sistema.

Inizialmente le batterie venivano generalmente riciclate fondendole negli altiforni. Volkswagen Group Components, invece, sfrutta un processo meccanico. La batteria viene prima scaricata e smontata, poi le parti come l'involucro esterno in alluminio, i cavi di rame e la plastica vengono recuperati e reinseriti subito nel ciclo produttivo.  A questo punto i moduli vengono pressati in un ambiente protetto e l'elettrolita liquido che fuoriesce li trasforma in una massa umida, il granulato. Questo viene essiccato, passato attraverso vari setacci e un nastro magnetico, diventando sempre più fine. Alla fine, viene prodotta la cosiddetta "polvere nera", che contiene grafite, litio, manganese, cobalto e nichel. A questo punto, un'azienda partner specializzata del settore chimico separa i singoli componenti utilizzando acquae solventi. In questo modo possono essere utilizzati per la costruzione di catodi di nuove batterie, senza perdere qualità rispetto allo stesso materiale utilizzato per la prima volta.

Non sono previsti grandi volumi di batterie da riciclare prima della fine del decennio in corso. Per questo il sito di Salzgitter è stato progettato per riciclare inizialmente fino a 3.600 sistemi di batterie l’anno, nella fase pilota, pari a circa 1.500 tonnellate. In futuro, il processo potrà essere scalato per gestire quantità maggiori grazie a continue ottimizzazioni.

Per la produzione di una batteria da 62 kWh, utilizzando catodi realizzati con materiale riciclato ed elettricità proveniente da fonti rinnovabili, si risparmiano circa 1,3 tonnellate di CO₂.

Con questo metodo Volkswagen Group Components intende creare un ciclo chiuso dei materiali, che ridurrà sia la domanda di materie prime, sia l'impronta di CO₂delle batterie. "Se produciamo i nostri catodi esclusivamente da materiale riciclato, risparmieremo più di una tonnellata di CO₂ per veicolo, contribuendo sensibilmente alla protezione del clima" afferma Tiedje. I prossimi passi di Volkswagen Group Components nello stabilimento di Salzgitter sono tutti concentrati sull'ottimizzazione dei processi. Quando l'impianto avrà raggiunto il limite di capacità, sarà affiancato da strutture più grandi, in modo che la mobilità elettrica risulti adatta alla produzione di massa nonostante le materie prime limitate.