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Lunedì, 16 Maggio 2022
Carenza di materie prime

Batterie alla cannabis o al sale: le alternative al litio che l'Europa studia per non restare a piedi

Anche il silicone tra i materiali potrebbero essere usati per “elettrificare” il nostro futuro. Meno inquinanti e provocherebbero meno conflitti del "nuovo petrolio"

Che il mondo vada verso l’elettrificazione, spinta dalla transizione ecologica e dalla lotta al cambiamento climatico, è ormai chiaro a tutti. Il problema è che tale processo è irto di ostacoli e paradossi, come quello del litio, un minerale centrale per la tecnologia delle batterie, ma a: l'Europa deve importarlo, perché a parte qualche giacimento già attivo, aprire nuove minerie ha un costo ambientale non da poco. Già, perché l'estrazione del litio provoca un inquinamento non da poco. Ecco perché nell'Ue si cominciano a sperimentare una serie di alternative che potrebbero essere già utilizzate, o verso le quali indirizzare la ricerca.

Le batterie ricaricabili, che hanno permesso l’esplosione dei veicoli elettrici su scala commerciale (che per il 2030 dovrebbero raggiungere il 60% delle nuove vendite), permettono di immagazzinare energia e di ridurre gli scarti e i rifiuti. Queste batterie sono fatte di litio, il metallo più leggero al mondo tra quelli conosciuti, e utilizzano più precisamente gli ioni di litio (Li-ion) per funzionare.

Ma come ricorda Euronews, il litio non è immune da problemi, tutt’altro. Anzitutto, c’è la questione ambientale. Per produrre una tonnellata del prezioso minerale sono necessari oltre 2 milioni di litri d’acqua (con un consumo medio di circa 21 milioni di litri d’acqua al giorno). Inoltre, l’estrazione del litio danneggia il suolo e può comportare anche la contaminazione dell’aria. Infine, sebbene le batterie Li-on possano tecnicamente essere riciclate, questa pratica non è ancora consolidata e i progressi nel riciclaggio sono stati finora scarsi. E non è nemmeno scontato che si riesca ad estrarre abbastanza materia prima per tenere il passo della domanda globale, destinata a crescere nei prossimi anni.

D’altro canto, se a questi fattori aggiungiamo la limitata reperibilità del litio si capisce come aumenti inevitabilmente il rischio di forti tensioni sociali, economiche e (geo)politiche. In Sudamerica, ad esempio, si stanno già scatenando conflitti legati all’accesso all’acqua tra le popolazioni locali nei dintorni dei siti d’estrazione. Le maggiori riserve di litio scoperte finora si trovano in Argentina, Bolivia, Cile, Stati Uniti, Australia e Cina.

Si pone dunque il problema delle alternative al “nuovo petrolio”, la materia prima non rinnovabile su cui si basa il nostro futuro rinnovabile. Ebbene, la ricerca in questo senso è già avviata, ma avrà probabilmente bisogno di essere sostenuta con forza per giungere a soluzioni realmente valide dal punto di vista tecnologico, economico e commerciale. Vediamone alcune di seguito.

Un primo sostituto potrebbe essere il sale (o sodio), di fatto un “cugino” del litio. I due elementi hanno proprietà molto simili, ma il primo è meno inquinante del secondo e potrebbe costituire pertanto una valida alternativa. La tecnologia agli ioni di sodio (Na-ion) non consumerebbe risorse scarse, poiché sarebbe sufficiente il semplice sale da cucina. Il problema, semmai, di questa soluzione è un altro: essendo il sodio 3 volte più pesante del litio, anche le batterie Na-ion avrebbero un peso maggiore di quelle Li-ion, con tutte le complicazioni relative. E potrebbero anche essere meno potenti.

C’è poi l’acqua marina. Si stima che gli oceani contengano circa 180 miliardi di tonnellate di litio, seppur diluito. Sono in progettazione dei filtri per estrarre il minerale dall’acqua, evitando così estrazioni dal sottosuolo costose e pericolose. Al Karlsruhe Institute of technology, in Germania, un team di ricercatori guidato dall’italiano Stefano Passerini ha sviluppato un prototipo di batteria che funziona con l’acqua del mare, che avrebbe già attirato l’interesse di investitori sudcoreani.

Un altro elemento alternativo potrebbe essere il ferro, che dovrebbe avere un migliore potenziale di riduzione (cioè dovrebbe perdere efficienza più lentamente del litio). Si potrebbe così immagazzinare energia rinnovabile per un tempo più lungo e superare alcuni dei “problemi di affidabilità” all’origine dei prezzi energetici record in Europa. Tuttavia, le batterie a base di ferro sono molto più grandi di quelle al litio e non potrebbero essere usate né sui dispositivi digitali portatili né sui veicoli. Ma potrebbero rappresentare un’opzione interessante per lo stoccaggio di energia nelle reti elettriche.

Molti scienziati fanno poi un gran parlare del silicio come nuova frontiera delle batterie. Non sostituirebbe il litio in queste ultime, ma vi potrebbe essere aggiunto per renderle più economiche e più efficaci anche a lungo termine. Il silicio potrebbe essere utilizzato al posto della grafite, la componente chiave delle Li-ion, risultando in batterie più leggere e più sicure. Ma c’è ancora strada da fare, tanto che nel settore si dice che il silicio come anodo in una Li-ion sia “il santo Graal” dei ricercatori.

Le ricerche stanno procedendo anche per quanto riguarda il magnesio, potenzialmente più potente sia del litio che del sodio. Le batterie al magnesio metallico potrebbero avere una maggiore stabilità e una più alta densità d’energia a fronte di un costo inferiore rispetto alle celle a ioni di litio usate oggi. Inoltre, potrebbero generare quasi il doppio dell’energia elettrica.

Infine, un ultimo materiale sostenibile potrebbe essere la canapa, già usata ampiamente nell’abbigliamento, nell’edilizia, nell’industria alimentare e anche in quella automobilistica. C’è dunque chi vorrebbe utilizzarlo come componente chiave delle batterie nei veicoli elettrici, che diventerebbero più economiche, più sicure e meno dannose per l’ambiente. Ad un prototipo di batteria allo zolfo di litio sta lavorando la startup statunitense Bemp research corp, secondo la quale le applicazioni commerciali della canapa sarebbero convenienti rispetto al litio per costo, peso, scalabilità, prestazioni e riciclabilità.

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