Amelie, progetto tutto italiano per riciclare le batterie agli ioni di litio

Ricaricare la batteria dello smartphone a fine giornata: un gesto quotidiano, fatto senza pensarci, nasconde in sé il potenziale di contributo alla transizione energetica. Le batterie agli ioni di litio, infatti, contenute non soltanto nei device elettronici ma anche nelle automobili elettriche, rappresentano vere e proprie miniere portatili: al loro interno si trovano materie prime strategiche a rischio di esaurimento come litio, cobalto, nichel e manganese, per questo inclusi nella lista dei “Critical Raw Materials” redatta dall’Unione Europea per mappare la distribuzione delle risorse naturali sulla Terra e la loro reperibilità sul mercato globale.

Guardando al futuro, l’approvvigionamento di metalli grezzi necessari per la produzione di batterie al litio potrebbe essere incerto, con il rischio concreto di un deficit di materie prime. A conferma di questo allarme arriva la notizia diffusa dal Global Footprint Network secondo cui nel 2025 in Italia l’Earth Overshoot Day è previsto per il 6 maggio, con 13 giorni di anticipo rispetto al 2024. Questo dato, che misura simbolicamente l’impatto ambientale di ogni nazione, indica che al 126° giorno dell’anno il Bel Paese avrà già consumato tutte le risorse naturali che può rigenerare in dodici mesi, consumando così anche quelle da destinare alle generazioni a venire.

Se, da un lato, la disponibilità di metalli è limitata e concentrata in specifiche aree del pianeta, dall’altro la necessità di batterie e di sistemi di stoccaggio per l’energia sta aumentando esponenzialmente: secondo uno studio della Commissione Europea, la domanda di litio, elemento chiave nella composizione delle batterie nei veicoli e nei dispositivi elettrici, entro il 2050 potrebbe crescere di 57 volte.

Dato preoccupante, soprattutto se si considera che l’attività di estrazione di questo elemento ha un costo ambientale enorme poiché richiede processi di produzione altamente energivori con elevato consumo di acqua, generalmente in zone già soggette a stress idrico. La lavorazione del litio, inoltre, genera rifiuti che possono minacciare la biodiversità, mettendo a rischio la flora e la fauna in ecosistemi già fragili come altopiani andini, deserti e zone montuose.

Il riciclo, allora, rimane una strada percorribile e responsabile: garantire una seconda vita ai rifiuti riduce la dipendenza dalle risorse minerarie, limita le emissioni generate durante l’estrazione delle materie prime e promuove un’economia circolare. È in questa direzione che guarda il progetto Amelie - “New approaches to recovery criticAl MEtals from spent LIthium-ions battEries”, di cui l’Università degli Studi di Brescia è capofila, nell’ambito di MICS – Made in Italy Circolare e Sostenibile, Partenariato Esteso finanziato dal MUR (Ministero dell'Università e della Ricerca) con fondi PNRR.

L’obiettivo è sviluppare tecnologie innovative finalizzate al recupero di metalli strategici dalle batterie agli ioni di litio a fine vita e utilizzare fonti sostenibili di carbonio per la produzione della grafite: questo approccio consente di trasformare un rifiuto complesso in una risorsa secondaria utile per l’industria manifatturiera, contribuendo concretamente alla creazione di una filiera circolare e sostenibile. Le batterie agli ioni di litio, infatti, possono giocare un ruolo cruciale nella riduzione delle emissioni di carbonio nel pianeta, permettendo un abbattimento del 30% nei settori dei trasporti e dell'energia.

“Il PNRR rappresenta un'opportunità preziosa che mi ha permesso di approfondire un tema cruciale per il nostro futuro: il recupero dei metalli strategici dalle batterie a fine vita. Lavorare su questa sfida significa dare un contributo concreto al passaggio verso un’industria più circolare, sostenibile e attenta all’innovazione tecnologica”, afferma la ricercatrice Alessandra Zanoletti.

Il team di 34 ricercatrici e ricercatori, guidati dalla Prof.ssa Elza Bontempi, concentra i propri sforzi sull’intera catena del valore legata al recupero delle batterie agli ioni di litio: dalla selezione dei materiali all’ottimizzazione dei processi di produzione e smontaggio, fino al recupero di metalli strategici mediante tecnologie innovative. Particolare attenzione è rivolta alla sostenibilità delle tecnologie sviluppate e alla realizzazione del passaporto elettronico digitale delle batterie, uno strumento chiave per garantire tracciabilità, trasparenza e valorizzazione lungo tutta la catena del valore.

Tra le tecnologie di recupero delle materie prime sviluppate in Amelie vi è una soluzione avanzata, brevettata, che utilizza il forno a microonde per il trattamento della black mass, una polvere derivante dal catodo e anodo della batteria, molto preziosa perché ricca di grafite e metalli strategici quali litio, nichel, cobalto e manganese. L'implementazione di un processo termico attiva le reazioni chimiche in tempi significativamente più rapidi rispetto ai metodi tradizionali, diminuendo il consumo di energia e senza l'utilizzo di reagenti commerciali.