Green Science Alliance apre un laboratorio svizzero per il riciclo delle batterie
L’azienda giapponese specializzata in chimica e tecnologie verdi ha aperto un laboratorio per il riciclo delle batterie presso lo Switzerland Innovation Park Biel/Bienne (SIPBB) nel cantone di Berna. In collaborazione con il Swiss Battery Technology Center, l’azienda mira a recuperare il materiale del catodo dalle batterie al litio-ion usate, che può essere riutilizzato direttamente in nuove celle. Il percorso che prevede l’isolamento dei metalli singoli verrà eliminato.
Il laboratorio è stato inaugurato lunedì, alla presenza del CEO di GSA Ryohei Mori e del direttore di SBTC Christian Ochsenbein. Con sede a Kawanishi, in Giappone, GSA si specializza in ambiti come i punti quantistici, le strutture metallo-organiche (MOF) e i solventi eutettici profondi. Biel fungerà da porta d’ingresso dell’azienda per il mercato europeo. SBTC, invece, si occupa di analisi dei materiali, produzione di elettrodi, sviluppo e test di celle batteriche, nonché di riciclo.
La massa nera come materia prima
L’attenzione è concentrata sulla cosiddetta “massa nera”. Quando le batterie in fine vita vengono frantumate e sottoposte a trattamenti meccanici, rimane un polvere scura che contiene i materiali attivi responsabili del storage e rilascio di energia all’interno della cella. Nel riciclaggio convenzionale, metalli come litio, nichel o cobalto vengono estratti utilizzando acidi o alcali. Successivamente sono necessari diversi passaggi di lavorazione per produrre nuovamente il materiale catodico. La variabilità della massa nera – che dipende dalla chimica della cella, dall’età della batteria e dal metodo di trattamento – è oggetto di studio nel progetto di ricerca SHERLOCK, il cui obiettivo è sviluppare standard di qualità per questa massa nera.
GSA mira a accorciare questa catena. Invece di scomporre il materiale del catodo presente nella massa nera nei suoi elementi costitutivi, l’azienda riprocessa il materiale e lo riutilizza direttamente. Gli esperti definiscono questo processo riciclo diretto. Questo approccio ha lo scopo di ridurre i passaggi di lavorazione e le risorse necessarie. Se avrà successo, la produzione di nuove batterie richiederà meno materie prime estratte di recente. Tuttavia, i partner non hanno rivelato i dettagli esatti del processo.
I risultati iniziali sono già disponibili: le batterie con materiale catodico rigenerato fornito da GSA hanno raggiunto oltre il 90 percento della capacità iniziale rispetto a batterie simili dotate di materiale di qualità commerciale. Sebbene ciò sembri promettente, si tratta di una cifra di laboratorio fornita dai partecipanti. Mancano dettagli sul numero di cicli di carica, sul formato delle celle o su misurazioni indipendenti. La tecnologia è in fase di sviluppo per batterie a nichel-manganese-cobalto e a fosfato di ferro-litio (LFP). In particolare per le celle LFP, un metodo economicamente vantaggioso è fondamentale, poiché non contengono né nichel né cobalto, rendendo la ricupero dei metalli singoli molto meno conveniente dal punto di vista economico.
Uno studio di fattibilità
La divisione dei compiti a Biel è chiaramente definita: la GSA fornisce la propria tecnologia di riciclo, mentre lo SBTC – uno dei quattro centri di ricerca applicata del SIPBB – offre competenze specialistiche, infrastrutture e spazi per laboratori. Insieme, i partner esamineranno i materiali trattati, ne costruiranno elettrodi e celle e condurranno test. L’obiettivo finale è valutare se il processo possa essere ampliato a livello industriale.
Fino ad ora i finanziamenti pubblici sono rimasti modesti. La prima fase viene finanziata tramite un “Innovation Cheque” fornito dall’agenzia di finanziamento svizzera Innosuisse. Questo importo copre le spese di un partner di ricerca svizzero fino a 15.000 franchi svizzeri (circa 16.200 euro) ed è destinato a studi di fattibilità da completare entro sei mesi. I partner stessi lo descrivono come il primo passo verso ricerche congiunte.
L’Europa ha bisogno di materiali riciclati
La richiesta è chiara. Il Regolamento sulle batterie dell’UE impone tassi di recupero più elevati per litio, nichel e cobalto e, a partire da agosto 2031, proporzioni minime di materiali riciclati nelle batterie dei nuovi veicoli. Tuttavia, il riciclo rimane un compito economicamente difficile: secondo lo studio Safeloop dell’UE, le perdite attuali ammontano a circa 1,90 euro per chilogrammo di pacco batteria. Processi con meno fasi potrebbero fornire una soluzione. I partner sostengono che, su larga scala, il loro metodo ridurrebbe anche la dipendenza dalle materie prime estratte di recente e renderebbe le catene di approvvigionamento delle batterie europee più resilienti.
Anche le istituzioni di ricerca stanno cercando partner al di fuori dei confini nazionali. Ad esempio, il Fraunhofer FFB di Münster ha firmato lettere d’intento con partner sudcoreani all’inizio di ottobre, riguardanti temi come il riciclo e l’attuazione del Regolamento UE sulle batterie. La GSA intende utilizzare la rete di SIPBB per portare la propria tecnologia dal laboratorio all’industria. Resta da vedere se si possa raggiungere lo stesso 90 percento di efficienza anche con quantità maggiori.