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Auto elettriche, litio inquinante e costoso: dal manganese allo zinco, ecco le alternative

Veicoli utilitari elettrici Lyriq 2024 invenduti siedono in fila fuori da un concessionario Cadillac domenica 2 giugno 2024 a Lone Tree, Colo. (AP Photo/David Zalubowski)
Veicoli utilitari elettrici Lyriq 2024 invenduti siedono in fila fuori da un concessionario Cadillac domenica 2 giugno 2024 a Lone Tree, Colo. (AP Photo/David Zalubowski) Diritti d'autore David Zalubowski/Copyright 2024 The AP. All rights reserved.
Diritti d'autore David Zalubowski/Copyright 2024 The AP. All rights reserved.
Di Indrabati Lahiri
Pubblicato il
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Questo articolo è stato pubblicato originariamente in inglese

Le batterie al litio sono costose da produrre e possono essere difficili da riciclare. Si sostiene inoltre che l'estrazione del litio sia pericolosa. I produttori stanno valutando altri metalli per vedere cosa possono offrire

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Le batterie al litio hanno rivoluzionato i veicoli elettrici (EV) negli ultimi anni. Sono utilizzate anche in altri prodotti, tra cui telefoni cellulari, dispositivi per il vaping, accumulatori di energia solare, spazzolini da denti elettrici, utensili e computer portatili.

In media, una batteria per veicoli elettrici utilizza circa 8 kg di litio, ma alcune possono utilizzarne molto di più. Alcune batterie di Tesla, ad esempio, utilizzano circa 62,6 kg di litio.

Le batterie al litio possono essere costose e difficili da estrarre, in quanto richiedono un'enorme quantità di acqua e una tecnologia ad alta intensità di metalli pesanti per essere prodotte. L'estrazione del litio causa inoltre rifiuti minerali, erosione del suolo e inquinamento delle acque.

L'estrazione del litio è stata pesantemente associata a pratiche non etiche come il lavoro minorile e forzato, soprattutto nei Paesi in cui il metallo è abbondante, come la Repubblica Democratica del Congo (RDC). Inoltre, sono anche difficili da riciclare, il che comporta un elevato spreco annuale.

Alcune aziende stanno ora cercando altre alternative alle batterie al litio. La sfida rimane aperta, perché il litio è ancora considerato vitale per la transizione verso l'energia verde e gli investimenti e l'esplorazione di nuove alternative sono ancora carenti.

Il manganese è una valida alternativa alle batterie al litio?

Le batterie al manganese hanno recentemente attirato l'attenzione come potenziale alternativa alle batterie al litio. Di solito, cobalto, nichel e litio sono i metalli più richiesti per le batterie EV, ma anche il manganese è utile.

Si tratta di un materiale catodico nei veicoli elettrici, progettato per aumentarne l'aspetto della sicurezza, la densità energetica e l'efficacia dei costi. Una batteria EV media è composta da circa 20 kg di manganese e 14 kg di cobalto.

Il manganese è più economico da estrarre rispetto al litio e la sua disponibilità è molto maggiore. Poiché l'estrazione del cobalto è stata coinvolta in diverse questioni di diritti umani e la maggior parte del nichel estratto non è adatto all'uso nei veicoli elettrici, c'è un crescente interesse per il manganese nelle batterie.

"Il manganese è un candidato all'esplosione nel settore delle batterie agli ioni di litio. Ha qualità elementari che hanno il potenziale di migliorare la densità, la capacità, la ricaricabilità, la sicurezza e la longevità delle batterie. Il momento giusto per creare una risorsa di manganese in Nord America non potrebbe essere migliore", ha detto Martin Kepman, amministratore delegato della società canadese di estrazione del manganese Manganese X Energy Corp.

"Con la spinta globale verso una tecnologia più verde e la riduzione dell'impronta di carbonio, Manganese X è pronta a diventare leader nel fornire una fornitura nazionale di manganese per l'industria delle batterie ricaricabili, dalle piccole batterie di consumo nei dispositivi elettronici, negli smartphone e nelle riserve di energia, all'industria dei veicoli elettrici e ibridi", ha aggiunto Kepman.

Tesla e Volkswagen sono due delle aziende più importanti che stanno esplorando l'uso delle batterie al manganese al momento, con Elon Musk che ha recentemente dichiarato che le batterie al manganese hanno "il potenziale" per guidare la transizione globale.

Come viene utilizzato il manganese

Di solito, il manganese viene utilizzato in combinazione con il litio in una serie di batterie come le batterie all'ossido di litio e manganese (LMO), le batterie al fosfato di litio e manganese (LiFeMnPO4) e gli spinelli di litio e manganese, che sono un catodo.

Anche le batterie all'ossido di nichel manganese e cobalto (NMC) sono attualmente molto diffuse. Secondo l'Agenzia Internazionale dell'Energia (AIE), nel 2022 le batterie NMC rappresenteranno il 60 per cento della quota di mercato, mentre le batterie al litio ferro fosfato (LFP)n rappresenteranno quasi il 30 per cento e le batterie al nichel cobalto ossido di alluminio (NCA) circa l'8 per cento.

Tuttavia, sebbene un maggiore utilizzo di manganese possa essere una buona opzione per ridurre la necessità di nichel o cobalto nelle batterie al litio, la maggior parte del manganese è ancora utilizzato in tandem con il litio per i veicoli elettrici. Pertanto, potrebbero essere necessarie ulteriori ricerche e sviluppi prima che il manganese possa diventare il metallo dominante nelle batterie EV.

Altre alternative alle batterie al litio: ioni di sodio

Una delle altre alternative in ascesa alle batterie al litio è la batteria agli ioni di sodio. Queste batterie sono efficienti dal punto di vista energetico, si ricaricano rapidamente e sono stabili a temperature estreme, offrendo così una forte protezione contro il surriscaldamento.

Inoltre, sono anche molto meno tossiche di altre opzioni di batterie, in quanto non includono rame, litio, cobalto o nichel, che possono causare inquinamento nel processo di estrazione e possono essere potenziali rischi di incendio.

Queste batterie, tuttavia, non immagazzinano tanta energia quanto quelle al litio, il che significa che potrebbero non essere adatte a un'adozione su larga scala. Inoltre, poiché le batterie agli ioni di sodio sono ancora una tecnologia relativamente nuova, la loro catena di approvvigionamento e la loro disponibilità non sono così sviluppate come quelle al litio.

Altre alternative alle batterie al litio: zinco

Le batterie a base di zinco, o batterie allo zinco-ione, sono un'altra tecnologia di batterie che ha suscitato un maggiore interesse negli ultimi tempi. È considerata più rispettosa dell'ambiente rispetto al litio e ne esiste una grande quantità, il che la rende più economica e facile da estrarre.

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Le batterie a base di zinco richiedono poca manutenzione e non hanno bisogno di essere controllate costantemente per problemi di sicurezza e prestazioni. Hanno un'ampia temperatura di funzionamento e una bassa potenza di uscita, che le rendono ideali per applicazioni a bassa potenza come torce e telecomandi. Tuttavia, le batterie allo zinco hanno una densità media rispetto a quelle al litio, il che significa che potrebbero non essere in grado di immagazzinare tanta energia.

Altre alternative alle batterie al litio: allo stato solido

Un'altra alternativa alle batterie al litio sono le batterie allo stato solido, molto più compatte, potenti e sostenibili, soprattutto per i veicoli elettrici. Non solo, ma le batterie allo stato solido sono più piccole e leggere di quelle al litio. Sono anche più sicure, con una capacità e un'autonomia maggiori e una minore impronta di carbonio.

Hanno capacità di ricarica più rapide e possono essere ricaricate in 10-15 minuti, contro un tempo compreso tra 20 minuti e 12 ore per le batterie al litio. Tuttavia, lo svantaggio è che le batterie allo stato solido sono più costose da produrre e le catene di fornitura sono ancora in fase di sviluppo.

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