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Il riciclaggio delle batterie al litio ottiene una spinta
Il Dipartimento dell'Energia degli Stati Uniti ha concesso $ 9,5 milioni a una società in California che prevede di costruire il primo impianto di riciclaggio degli Stati Uniti per le batterie degli autoveicoli agli ioni di litio.
Materiali di scarto: Il riciclaggio delle batterie esauste delle auto elettriche produce un mix di metalli finemente triturati, costituiti da cobalto, alluminio, nichel e rame (mostrato a sinistra) e un impasto liquido che viene trasformato in una torta di cobalto (a destra).
con sede ad Anaheim Toxco afferma che utilizzerà i fondi per espandere una struttura esistente a Lancaster, OH, che già ricicla le batterie piombo-acido e nichel-metallo idruro utilizzate negli odierni veicoli elettrici ibridi.
Attualmente c'è poca necessità economica di riciclare le batterie agli ioni di litio. La maggior parte delle batterie contiene solo piccole quantità di carbonato di litio come percentuale del peso e il materiale è relativamente economico rispetto alla maggior parte degli altri metalli.
Ma gli esperti dicono che avere un'infrastruttura di riciclaggio in atto allevierà le preoccupazioni che l'adozione di veicoli che utilizzano batterie agli ioni di litio potrebbe portare a una carenza di carbonato di litio e una dipendenza da paesi come Cina, Russia e Bolivia, che controllano la maggior parte delle riserve mondiali di litio. In questo momento non conviene riciclare il litio, ma se la domanda aumenta e ci sono grandi scorte di materiale usato, la situazione potrebbe cambiare, afferma Linda Gaines, ricercatrice presso il Centro di ricerca e sviluppo della tecnologia dei trasporti dell'Argonne National Laboratory.
La sovvenzione DOE di Toxco può sembrare un spicciolo: la scorsa settimana il FARE premiato un totale di 2,4 miliardi di dollari alle aziende che sviluppano batterie e sistemi per veicoli elettrici, ma sono anche i primi giorni per il progetto. Le vendite di ibridi plug-in e veicoli completamente elettrici devono ancora decollare, e sebbene il presidente Barack Obama si sia impegnato a portare un milione di ibridi plug-in sulle strade degli Stati Uniti entro il 2015, sarà probabilmente un decennio prima di qualsiasi riciclaggio su larga scala. capacità è richiesta.
Dimostrare la capacità di riciclare, tuttavia, sarà la chiave per dimostrare che i veicoli elettrici sono veramente ecologici, sia durante il funzionamento che sostenibili nel design. La gestione di queste batterie deve essere eseguita in modo responsabile dal punto di vista ambientale ed economico, afferma Todd Coy, vicepresidente esecutivo di Kinsbursky Brothers, la società madre di Toxco.
Toxco ha anche un vantaggio sui nuovi arrivati sul mercato. L'azienda è già il principale riciclatore di batterie del Nord America e dal 1992 ricicla batterie al litio ricaricabili e a carica singola utilizzate nei dispositivi elettronici e nelle applicazioni industriali nel suo stabilimento canadese di Trail, nella Columbia Britannica. Stiamo già gestendo la maggior parte delle batterie là fuori, dice Coy.
La struttura Trail è anche l'unica al mondo in grado di gestire diverse dimensioni e chimiche delle batterie al litio. Quando arrivano le vecchie batterie vanno in un mulino a martelli e vengono triturate, consentendo di separare facilmente i componenti in alluminio, rame e acciaio. Le batterie più grandi che potrebbero ancora mantenere una carica vengono congelate criogenicamente con azoto liquido prima di essere martellate e triturate; a -325 gradi Fahrenheit, la reattività delle cellule si riduce a zero. Il litio viene quindi estratto allagando le camere della batteria in un bagno caustico che dissolve i sali di litio, che vengono filtrati e utilizzati per produrre carbonato di litio. Il fango rimanente viene lavorato per recuperare il cobalto, che viene utilizzato per realizzare gli elettrodi delle batterie. Circa il 95% del processo è completamente automatizzato.
La sovvenzione DOE aiuterà Toxco a trasferire il processo di riciclaggio Trail alle sue operazioni in Ohio, gettando le basi per un avanzato impianto di riciclaggio di batterie al litio che può espandersi per accogliere la crescita prevista nel mercato dei veicoli elettrici degli Stati Uniti. Il produttore di auto elettriche Motori Tesla , come la maggior parte delle principali case automobilistiche, invia già pacchi batteria vecchi o difettosi alla struttura Trail di Toxco per il riciclaggio. È molto importante per noi, afferma Kurt Kelty, direttore delle tecnologie di stoccaggio dell'energia di Tesla. Il problema del riciclaggio è un problema chiave e dobbiamo risolverlo.
Ma Kelty afferma che l'economia del riciclaggio dipende in gran parte dalla chimica delle batterie agli ioni di litio utilizzate. Aggiunge che il litio è attualmente uno dei metalli meno preziosi da recuperare. Ad esempio, il litio in un pacco batteria Tesla Roadster rappresenterebbe circa $ 140 di un sistema con un costo di sostituzione di $ 36.000. Per la maggior parte delle batterie agli ioni di litio, il litio rappresenta meno del 3% del costo di produzione.
La parte al litio ha un costo davvero irrisorio se la si confronta con altri metalli; nichel, cobalto, quelli saranno i maggiori driver [del riciclaggio], afferma Kelty, aggiungendo che Tesla in realtà fa soldi riciclando solo i componenti riciclati non al litio delle sue batterie. Quindi, mentre abbiamo letto molti articoli sull'industria che sta finendo il litio, manca totalmente il bersaglio. C'è un sacco di litio là fuori.
Le stime variano, ma il cobalto viene venduto sul mercato a circa $ 20 per libbra, rispetto ai $ 3 per libbra del carbonato di litio. Anche il cobalto, un sottoprodotto dell'estrazione di nichel e rame, è più scarso e metà della fornitura mondiale proviene dalla Repubblica Democratica del Congo, una regione politicamente instabile.
Alcune sostanze chimiche agli ioni di litio sono meno convenienti da riciclare. Ad esempio, le batterie al litio ferro fosfato prodotte da A123 Systems non restituiscono lo stesso valore. I materiali a basso costo nelle batterie di A123 danno all'azienda un vantaggio rispetto ai concorrenti, ma rendono anche le sue batterie meno economiche da riciclare.
La situazione del litio potrebbe cambiare. Consulente per la ricerca di settore Tru Group afferma che la recessione globale ha portato a un grande surplus di litio nel mercato, mantenendo bassi i prezzi. La società di consulenza, tuttavia, prevede che entro il 2013, domanda e offerta saranno nuovamente in equilibrio e che una crisi produttiva potrebbe verificarsi intorno al 2017 e oltre.
A lungo termine, alcuni osservatori ritengono che l'introduzione di massa di veicoli ibridi ed elettrici plug-in, combinata con il fatto che gran parte delle riserve mondiali di litio si trovano in paesi stranieri e potenzialmente ostili, potrebbe portare a un forte aumento del prezzo del litio carbonato. La preoccupazione è che potremmo finire per scambiare il picco del petrolio con il picco del litio.
Gaines sta esaminando da vicino il problema della scarsità. Lei sta supervisionando un progetto quadriennale ad Argonne che valuterà la domanda a lungo termine di materiali per batterie agli ioni di litio e infrastrutture di riciclaggio. Gaines afferma che la ricerca fino ad oggi mostra che la domanda potrebbe essere soddisfatta fino al 2050, anche se le vendite di veicoli plug-in crescono drasticamente. Ma il riciclaggio sarà fondamentale per aiutare gli Stati Uniti a diventare meno dipendenti da fonti estere di litio. Dimostriamo che il riciclaggio allevierebbe le forniture potenzialmente limitate, dice.