Fraunhofer FFB sviluppa uno strumento per il riciclo delle batterie
L’istituto Fraunhofer Forschungsfertigung Batteriezelle (FFB) e la RWTH Aachen hanno sviluppato un modello di valutazione per il riciclo delle batterie agli ioni di litio. Grazie a esso è possibile confrontare i diversi metodi in base ai loro costi e alle emissioni di CO₂.
Il modello tiene anche conto della composizione energetica regionale e del carico delle impianti di riciclo.
Immagine: Fraunhofer FFB
Il modello di calcolo è destinato ad aiutare le aziende di riciclo, i fornitori di tecnologia e i produttori di batterie a valutare in modo economico ed ecologico i diversi metodi di riciclo su una base comune.
L’entità delle sfide economiche legate al riciclo delle batterie è emersa di recente da uno studio del progetto di ricerca europeo Safeloop. Secondo tale studio, il riciclo delle batterie al litio-ione in Europa, nelle condizioni esaminate, comporta attualmente una perdita media di circa 1,90 euro per chilogrammo di pacco batteria. Tra i principali fattori che influenzano i costi, i ricercatori hanno individuato il trasporto di merci pericolose, il smontaggio e le incertezze legate al recupero dei materiali.
Il nuovo modello Fraunhofer parte dalla valutazione dei singoli processi di riciclo. I metodi disponibili, infatti, differiscono non solo per il loro fabbisogno energetico e i tassi di recupero. Le decisioni prese nelle fasi iniziali del processo influenzano anche la qualità dei materiali recuperati e gli sforzi necessari nelle fasi successive. Per rappresentare tali relazioni, lo strumento suddivide l’intera catena di riciclo, secondo un principio modulare, in aree specifiche, fasi di processo e tecnologie. In questo modo è possibile, ad esempio, confrontare diversi metodi di frantumazione e analizzare il loro impatto sul prosieguo del processo di riciclo.
Il modello Fraunhofer tiene conto della localizzazione e dell’occupazione
La base dello strumento è un database contenente informazioni sui singoli passaggi del processo. Gli utenti possono, tra le altre cose, definire il flusso di materiale e la composizione delle batterie da riciclare, per poi creare catene di processo personalizzate.
Il modello traccia i flussi di materiale lungo l’intera catena di riciclo e li collega a indicatori economici ed ecologici. Vengono presi in considerazione, ad esempio, il consumo energetico, le emissioni di CO₂, i costi operativi e di investimento nonché i ricavi derivanti dalle materie prime recuperate. Anche i costi di smaltimento, la composizione regionale dell’energia elettrica, i costi del lavoro e il carico delle attrezzature possono influenzare i calcoli.
Qualora cambiassero parametri specifici come la resa, l’efficacia di separazione o il grado di recupero, lo strumento mostra gli impatti sugli step successivi del processo, sui costi e sulle emissioni. Ciò permette di individuare in modo particolare le aree ad alto costo o ad alta emissione e di analizzare diversi scenari per l’avvio industriale del riciclo delle batterie.
“Con questo strumento vogliamo rendere comparabili diversi concetti di riciclo su una base comune, creando così una base solida per decisioni tecnologiche e strategiche”, spiega Benedikt Gruber, ricercatore presso il Fraunhofer FFB. Il modello può essere utilizzato sia per ottimizzare i processi di riciclo esistenti sia per valutare nuove tecnologie.
Lo strumento Modular Lifecycle Tool è stato sviluppato nell’ambito di uno studio condotto in collaborazione con partner del settore del riciclo, dell’ingegneria impiantistica e del settore consulenziale. In futuro, il quadro di valutazione dovrà essere ampliato con ulteriori chimie batteriche, set di dati differenziati per regione e scenari regolatori.