Batterie agli ioni di litio per veicoli elettrici: uno studio ne identifica impatto ambientale e sulla salute

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photo credit: Kevin Krejci via photopin cc
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Abt Associates per conto dell’U.S. Environmental Protection Agency (EPA) ha condotto uno studio sulle batterie agli ioni di litio utilizzate nell’industria automobilistica: in collaborazione con gli organi dell’industria che le produce, con il Dipartimento dell’Energia degli Stati Uniti e con la consulenza di esperti accademici sono state evidenziate le attuali cause di inquinamento ed indicate le strade per ridurle migliorando al contempo le prestazioni dei pacchi batterie stessi.

Sono state utilizzate le informazioni ricavate da fornitori e produttori di batterie al litio incrociati con quelli dell’industria del riciclo per identificare i materiali ed i processi che l’industria, in questa fase ancora iniziale, dovrebbe abbandonare o, al contrario, adottare per aumentare il profilo ecologico dei suoi prodotti. Oggetto di studio è stato anche il potenziale impatto delle nanotecnologie più promettenti per il potenziamento dei pacchi batterie nel prossimo futuro.

L’Agenzia per la Protezione dell’Ambiente degli USA ha pubblicato un comunicato nel quale riporta i risultati seguiti alla valutazione del ciclo di vita di una batteria usata per un veicolo elettrico plug-in: se da una parte queste batterie rappresentano la promessa di alimentare una mobilità pulita contribuendo a ridurre le emissioni di CO2 sensibilmente, dall’altra esistono grossi margini di miglioramento per quanto riguarda il loro impatto sull’ambiente e sulla salute dell’uomo.

Gli analisti di Abt Associates incaricati dall’EPA identificano lo sviluppo di automezzi elettrici con batterie al litio come un passo avanti rispetto all’utilizzo dei carburanti fossili o di batterie al nickel metallo-idrato ma indicano la possibilità di scegliere nuovi materiali e processi produttivi che comportino un impatto minore per la produzione delle batterie agli ioni di litio.

In particolare lo studio si focalizza su quelle batterie che utilizzano catodi contenenti nickel e cobalto e che basano l’elaborazione degli elettrodi sull’uso di solventi, ritenute come le peggiori per impatto ambientale e conseguenze sulla salute umana.

Per impatto ambientale la ricerca intende una molteplice serie di voci che contemplano l’esaurimento e la reperibilità delle risorse naturali, il riscaldamento globale, la tossicità dovuta alla lavorazione ed al trattamento dei composti metallici contenenti nickel e cobalto; questi ultimi sono imputati di provocare problemi alle vie respiratorie ed anche conseguenze neurologiche sui soggetti esposti.

Per Abt Ass. esistono i modi per evitare tutto ciò, partendo ad esempio dalla sostituzione dei materiali usati per i catodi, dall’eliminazione dei solventi e dal riciclo dei metalli presenti nelle batterie: un altro aspetto è invece quello delle infrastrutture elettriche necessarie alla ricarica dei veicoli, influenti invece sul riscaldamento globale nella misura in cui l’energia elettrica di cui si servono proviene da impianti di produzione non “puliti”.

Gli analisti infatti specificano che non in tutti gli States la produzione di energia elettrica ha lo stesso impatto ambientale: nel Midwest e nel Sud la maggior parte delle centrali elettriche è a carbone, al contrario che in California o New England dove la rete energetica pesca prevalentemente da fonti rinnovabili e gas naturale; qui le emissioni dei famigerati Green House Gas e dei vari agenti inquinanti per l’atmosfera sono nettamente meno.

Per quel che riguarda lo sviluppo di nuove tecnologie che aumentino le prestazioni delle batterie agli ioni di litio, lo studio sul ciclo vitale ha preso in esame la tecnologia a nano tubi in carbonio a parete singola (SWCNT), quella cui attualmente si guarda per realizzare anodi che implementino la densità energetica e quindi le capacità delle batterie per veicoli elettrici. La ricerca ha evidenziato come, allo stato attuale dell’arte, il processo produttivo di questi anodi richieda una quantità di energia proibitiva per lo stadio ancora embrionale di sviluppo.

Questa nanotecnologia ha effettivamente le potenzialità per consentire un salto di qualità notevole alle batterie agli ioni di litio ma, secondo la Abt Associates, i ricercatori devono concentrarsi sulla riduzione dell’energia necessaria per la loro produzione per abbatterne l’impatto ambientale e poterle portare ad uno standard produttivo.

Risultati completi e metodologie dello studio sul ciclo di vita delle batterie agli ioni di litio sono consultabili nel documento pubblicato dall’EPA assieme ad Abt Associates chiamato: “Application of Life-Cycle Assessment to Nanoscale Technology: Lithium-ion Batteries for Electric Vehicles”.

 

Andrea Lombardo

Fonti: Abt Associates, EPA

 

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