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Nobel per la Chimica agli inventori delle batterie agli ioni di litio (dal forte impatto ambientale)

Nobel per la Chimica agli inventori delle batterie agli ioni di litio (dal forte impatto ambientale)
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Akira Yoshino, uno dei vincitori, con una riproduzione di una batteria a ioni di litio - Tokyo, 9 ottobre 2019 - REUTERS/Issei Kato
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Il Nobel per la Chimica è stato assegnato a John B. Goodenough, M. Stanley Whittingham e Akira Yoshino. Sono gli inventori delle batterie agli ioni di litio, oggi comunemente usate nei telefoni cellulari, nei PC e laptop ma anche nelle auto elettriche.

In pratica, la loro invenzione ha permesso di aprire la strada all'implementazione di energie alternative a quelle fossili anche nei trasporti.

È cominciata durante la crisi petrolifera degli anni '70 la ricerca che ha portato alle batterie ricaricabili agli ioni di litio, vero e proprio sinbolo delle energie rinnovabili. Ad aprire la strada è stato Stanley Whittingham, mentre esplorava le possibili tecniche per ottenere sistemi per la produzione di energia che non utilizzassero i combustibili fossili, aveva individuato un materiale superconduttore molto efficiente, chiamato disolfuro di titanio, dalla struttura tale da permettere di incastonare al suo interno degli ioni di litio. Il risultato era stata una batteria decisamente più potente, ma ancora impossibile da utilizzare: per la grande reattività del litio sarebbe stata a rischio di esplosioni.

Il passo successivo è stato opera di Goodenough, che nel 1980 pensò di sostituire il disolfuro di titanio con l'ossido di cobalto, ottenendo in questo modo una batteria più potente.

Utilizzando questo stesso materiale, cinque anni più tardi Akira Yoshino otteneva la prima batteria pronta per entrare in commercio, nella quale gli ioni di litio erano incastonati nel coke petrolifero. Nel 1991 entrava così in commercio la prima batteria agli ioni di litio: era leggera, robusta e ricaricabile centinaia di volte.

Il problema dell'inquinamento e dell'impatto ambientale

Le batterie agli ioni di litio hanno sì rivoluzionato le nostre vite, ma sono anche un grosso problema a livello ambientale.

A fine vita possono essere riciclate ma al momento la pratica è ben lungi dal decollare a causa di limiti tecnici, barriere economiche, problemi logistici e mancanza di regolamenti adeguati. La versatilità dei componenti delle batterie e la complessa miscela chimica necessaria per proodurle rende ancor più difficile il riciclo.

"Tutti questi problemi alimentano il classico problema dell'uovo e della gallina. Poiché l'industria delle batterie agli ioni di litio non ha un percorso chiaro verso un riciclaggio economico su larga scala, i ricercatori e i produttori di batterie non si sono tradizionalmente concentrati sul miglioramento della riciclabilità. Al contrario, hanno lavorato per ridurre i costi e aumentare la longevità e la capacità di carica delle batterie. E poiché i ricercatori hanno fatto solo modesti progressi nel miglioramento della riciclabilità, relativamente poche batterie Li-ion finiscono per essere riciclate", si legge sul sito specialistico C&En.

Non solo: l'estrazione di alcuni componenti come il litio stesso è molto dannosa per l'ecosistema. Scrive Wired che in Sud America esiste un vero e proprio "triangolo del litio" che comprende Argentina, Bolivia e Cile (con oltre metà delle riserve mondiali del metallo sotto le terre saline). Si tratta di uno dei luoghi più aridi della terra. Per estrarre il litio, i minatori praticano un foro nelle saline e a pompano in superficie una salamoia salata e ricca di minerali. Poi la lasciano evaporare per mesi, creando prima una miscela di sali di manganese, potassio, borace e litio, che viene poi filtrata e messa in un'altra vasca di evaporazione, e così via. Dopo 12-18 mesi la miscela è stata filtrata a sufficienza per poter estrarre il carbonato di litio - l'oro bianco. "È un processo relativamente economico ed efficace, ma utilizza molta acqua - circa 500mila galloni per tonnellata di litio. Nel Salar de Atacama in Cile, le attività minerarie hanno consumato il 65% dell'acqua della regione. Questo sta avendo un grande impatto sugli agricoltori locali - che coltivano quinoa e allevano lama - in un'area in cui alcune comunità devono già cercare acqua altrove".

La domanda di litio è in aumento esponenziale e il suo prezzo è raddoppiato tra il 2016 e il 2018. Secondo la società di consulenza Cairn Energy Research Advisors, l'industria degli ioni di litio dovrebbe passare da 100 gigawattora (GWh) di produzione annua nel 2017, a quasi 800 GWhs nel 2027.

Nell'Unione Europea, solamente il 5% di queste batterie vengono riciclate, si legge su Nature nonostante una direttiva europea lo imponga al 100% delle batterie. In generale, ogni anno, nella UE il 56.7% di tutte le batterie portatili non sono neanche raccolte e finisce quindi per inquinare l'ambiente.