Veicoli elettrici: Italia protagonista nel mercato del riciclo batterie

Le batterie dei veicoli elettrici possono avere un solo destino dopo l’utilizzo: il riciclo. Lo sancisce la direttiva 2006/66/Ce, che fa della mobilità elettrica un esempio per eccellenza di economia circolare. Dopo l’impiego a bordo di auto, furgoni o altri mezzi, le batterie sono chiamate a una second life – per esempio, come sistemi per l’accumulo – tramite strategie di riutilizzo e ricondizionamento che consentono di prolungarne l’utilizzo di all’incirca 10 anni.

Ad oggi, in Europa, car maker e altri operatori della filiera stanno sperimentando applicazioni stazionarie pubbliche o private, a supporto di reti elettriche e fonti rinnovabili, con batterie a fine prima vita. L’offerta di capacità da batterie di “seconda vita” è prevista in aumento e raggiungerà 647 GWh in Europa al 2050, di cui 77 GWh in Italia, supportata anche dall’aumento di dispositivi per la corretta diagnosi dello stato di salute delle batterie esauste nonché della crescente densità energetica delle batterie immatricolate.

Alla fine di questa “seconda vita”, le batterie dovranno essere riciclate con l’obiettivo di andare a recuperare tutti i materiali preziosi che possono essere utilizzati nuovamente per realizzare nuovi accumulatori. Secondo lo studio “Il riciclo delle batterie dei veicoli elettrici @2050: scenari evolutivi e tecnologie abilitanti” di Motus-E, Strategy& e Politecnico di Milano, si tratta di un business con grandi prospettive di sviluppo, in cui l’Italia può recitare un ruolo da protagonista e approfittare di enormi opportunità anche grazie alla posizione di primo piano assunta a livello europeo nel campo delle riciclaggio di scarti industriali o rifiuti.

Considerando solo le batterie delle auto elettriche che si troveranno già sul territorio nazionale, e senza contare tutto l’indotto del comparto, i ricavi di questa attività nella penisola si dovrebbero attestare su una forbice tra i 400 e i 600 milioni di euro, con una vertiginosa prospettiva di aumento al crescere del parco elettrico circolante, fino a stabilizzarsi a regime su valori esponenzialmente più elevati quando tutto il parco sarà a batteria. Ma il giro d’affari può espandersi ulteriormente, e più velocemente, anche importando accumulatori da riciclare dall’estero. Una opportunità per rilanciare economia e occupazione.

Riciclo batterie: stima del mercato e degli investimenti necessari

Complici i nuovi target Ue sul contenuto minimo di riciclato nelle batterie dei veicoli elettrici, l’analisi stima che i volumi destinati al riciclo, costituiti da batterie a fine prima vita danneggiate, batterie a fine “seconda vita” e scarti di produzione, raggiungeranno al 2050 circa 3,4 milioni di tonnellate in Europa, di cui 400 mila in Italia.

Tuttavia, ad oggi in Europa, le prime generazioni di batterie esauste vengono trattate in impianti progettati per batterie diverse (es. al piombo), con una capacità complessiva che non supera le 80.000 ton/anno mentre in Italia non esistono impianti adeguati al riciclo di batterie di veicoli elettrici. Per intercettare tutti i volumi generati sul territorio Europeo, saranno necessari investimenti pari a circa 2,6 miliardi di euro, di cui 300 milioni destinati al mercato italiano.

Lo spazio per fare industria e creare nuovi posti di lavoro quindi è enorme. Oltre a dare vita a un’articolata filiera tutta nuova, con tutti i benefici economici, occupazionali e ambientali collegati, riciclare queste batterie vuol dire anche rendersi più indipendenti sull’estrazione e la lavorazione delle relative materie prime, potendo fare leva su risorse presenti “in casa” e già raffinate, pronte per essere reimmesse nel processo produttivo.

6 miliardi di euro i ricavi dalla vendita di nichel, cobalto e litio riciclati

L’immesso sul mercato di batterie a ioni di litio è trainato dalla vendita di veicoli elettrici, prevista in forte crescita nei prossimi anni (CAGR 2020-2030 +23% in Europa e +32% in Italia), incentivata anche dall’evoluzione normativa a livello europeo. In particolare, il nuovo pacchetto climatico Fit for 55 prevede la riduzione delle emissioni di gas serra del 55% entro il 2030, e pone l’obiettivo di produrre autovetture e veicoli commerciali leggeri unicamente a zero emissioni a partire dal 2035.

Un processo di riciclo idrometallurgico tipico consente di recuperare il 60% circa dei materiali in ingresso attraverso le fasi di disassemblaggio, pre-trattamento e trattamento, per cui al 2050 sarà possibile recuperare fino a 2,1 milioni di tonnellate di materiali in Europa, di cui 200 mila in Italia.

Nichel, cobalto e litio, contenuti nel catodo all’interno della cella, rappresentano il 13% circa dei volumi riciclati e potranno consentire di generare marginalità tramite la vendita finalizzata a nuovi processi produttivi. I costi operativi e di ammortamento per il trattamento di nichel, cobalto e litio al 2050 saranno pari a 2,9 miliardi di euro in Europa, e 300 milioni in Italia.

Ma, visto che il raggiungimento dei nuovi target europei sul contenuto minimo di riciclato nelle batterie per veicoli elettrici a partire dal 2030 impatterà fortemente il prezzo di vendita del materiale riciclato, lo studio stima che i ricavi generati dalla vendita di nichel, cobalto e litio riciclati potranno raggiungere i 6 miliardi di euro in Europa, e fino a 600 milioni in Italia.

Modelli di business e fattori di successo

La catena del valore delle batterie oggi è strutturata in due macro-fasi: produzione e utilizzo, e gestione del fine vita, con quest’ultima che include le fasi di raccolta, trasporto, seconda vita della batteria e riciclo, prima di arrivare alla vendita del materiale riciclato. Le opportunità derivanti dalla gestione delle batterie a fine vita stanno già cominciando a incentivare gli attori tradizionali della value chain a estendere le proprie competenze in ruoli adiacenti a quelli già ricoperti. Anticipare le proprie mosse può innescare un rilevante vantaggio competitivo.

In particolare:

• I produttori di batterie integrano l’attività di riciclo, sviluppando capacità impiantistica per trattare anche i propri scarti di produzione
• I produttori di veicoli elettrici investigano opportunità di “seconda vita” delle batterie, per sfruttarne la capacità residua
• L’accesso alle batterie a fine vita da parte dei produttori è supportato anche dall’innovazione dei modelli di vendita dei veicoli elettrici, per cui la proprietà della batteria rimane in capo ai produttori stessi e i punti di raccolta sono più concentrati sul territorio

Certo è che il successo dei modelli di business per gestire il fine vita delle batterie dipende da alcuni fattori critici che interessano l’intera catena del valore. Anzitutto l’evoluzione e l’adeguamento normativo, in corso di definizione a livello europeo, per fornire incentivi all’adeguata gestione del fine vita. Poi, la scala adeguata per la sostenibilità economica, per giustificare l’investimento nell’infrastruttura di riciclo.

Ancora, l’ottimizzazione della logistica, i cui costi sono influenzati dalla classificazione delle batterie esauste, distribuzione dei punti di raccolta e capacità infrastrutturale sul territorio. L’efficacia tecnologica di riciclo, valutata in base al livello di maturità tecnologica, capacità di recupero di materiale e costi operativi associati.

Infine, la domanda di materiale riciclato supportata dai nuovi target Europei, il cui rischio può essere ridotto diversificandone i mercati di sbocco. E la stabilità dell’offerta di materie prime, tramite lo sviluppo di una filiera locale di materiale riciclato per mitigare le fonti di instabilità che interessano la catena di fornitura dei materiali vergini per le batterie per EV, caratterizzata da scarsa disponibilità e accessibilità

Tecnologie che riconfigurano il processo di riciclo delle batterie

L’analisi presentata non si limita a esplorare i riflessi economici del riciclo delle batterie dei veicoli elettrici, ma fornisce anche una dettagliata panoramica sulla tecnologia e i processi adottati, illustrando le caratteristiche dei vari trattamenti e anticipando le peculiarità delle prossime generazioni di accumulatori.

La diffusione di celle prismatiche e il design della batteria caratterizzato da soluzioni modulari e giunzioni standardizzate faciliteranno l’automazione dei processi di disassemblaggio, che libera i moduli e le celle che compongono la batteria dalla sovrastruttura che le ingloba e permette di destinare a catene di recupero dedicate gli altri componenti del sistema batteria.

L’evoluzione del catodo verso una progressiva riduzione di cobalto a favore del nichel o di materiali poveri quali zolfo e ossigeno supporterà l’impiego di trattamenti idrometallurgici o di direct recycling rispetto a quelli pirometallurgici, basati prevalentemente sul recupero del cobalto.

La sostituzione della grafite all’interno dell’anodo con materiali quali composito grafite-silicio, silicio o litio metallo non avrà particolari impatti sui processi di riciclo al netto dell’adattamento in fase di pre-trattamento per garantire inertizzazione del materiale attivo nel caso di impiego di litio metallo.

La transizione dell’elettrolita da stato liquido a solido (ceramico o polimerico) non avrà impatti significativi sui processi di riciclo ma l’impiego di materiale ceramico potrebbe contaminare la black mass riducendo la concentrazione dei metalli target.