Nel 2017 è stata pubblicata la terza edizione di Energia per l’astronave Terra di Nicola Armaroli e Vincenzo Balzani, già vincitore nel 2009 del premio Galileo, del premio Madesimo nel 2017 e del premio Ravani Pellati nel 2019.
Per\ la prima volta dopo molti anni, il Nobel per la chimica premia una tecnologia della vita quotidiana, la cui portata e il cui impatto sono sotto gli occhi di tutti. Non bisogna però dimenticare che, oltre al campo delle comunicazioni, le batterie al litio hanno aperto la strada a tecnologie innovative anche in altri settori, primo fra tutti quello dei trasporti con lo sviluppo di veicoli elettrici.
Perché le batterie al litio sono state così innovative?
La possibilità di usare ioni litio e ossido di cobalto in una pila ha “cambiato completamente la prospettiva”, sottolinea Armaroli: in particolare, perché il litio è il metallo più leggero che esista e i suoi piccoli ioni si possono spostare avanti e indietro nella pila. Ricordiamo infatti che il litio ha numero atomico 3 ed è, come tale, l’atomo con caratteristiche metalliche più piccolo che esista in natura. Questo lo rende un componente eccellente delle batterie, ma allo stesso tempo rappresenta un ostacolo se si cercano soluzioni ancora più innovative: difficile immaginare un sostituto che possa svolgere le stesse funzioni con le stesse prestazioni. Una vera innovazione in questo campo, sottolinea Armaroli, richiederà lo sviluppo di batterie prive di ioni metallici, “ma qui ci avventuriamo nel campo della fantascienza”.
La disponibilità relativa di elementi chimici sulla Terra.
Prima di pensare a un modo di sostituire il litio nelle batterie, è invece importante sottolineare che il litio presente nelle batterie può (e deve) essere riciclato. Si tratta, infatti, di una tecnologia che può avere diversi cicli di vita: è quindi importante mettere in atto sistemi che permettano di trovare nuovi utilizzi alle batterie al litio quando le loro prestazioni iniziano a diminuire.
Il ciclo di vita di queste batterie varia a seconda del dispositivo su cui sono montate: per esempio, per le macchine elettriche una batteria che si ricarica solo fino all’80% è già considerata inadeguata ed è da sostituire. La stessa batteria, però, può essere destinata ad altri usi: basti pensare che l’illuminazione notturna dello stadio di Amsterdam si avvale proprio dell’energia fornita da batterie al litio recuperate da veicoli elettrici.
Il riciclo delle batterie al litio, ricorda Armaroli, si basa su una tecnologia semplice e già facilmente applicabile, ma al momento è doveroso sottolineare che è più vantaggioso, dal punto di vista economico, ottenere il litio per estrazione.
Da dove si ottiene il litio usato nelle batterie?
Le principali sorgenti di litio si trovano nei paesi nel Sud America, come Cile e Argentina, dove il litio viene estratto prevalentemente dalle saline. Di recente, però, anche l’Australia sta diventando sempre più competitiva sul mercato, grazie all’estrazione da rocce ricche di litio come le pegmatiti. Come tutte le attività estrattive, anche nel caso del litio non si può non pensare all’impatto ambientale e socio-economico di queste attività. Da un lato, sottolinea Armaroli, è importante vigilare attentamente sulle procedure seguite nei processi estrattivi. Questo può essere fatto sia a livello legislativo ma anche a livello economico: soprattutto i paesi più sviluppati, che investono in elettronica, devono essere particolarmente esigenti in merito alla proprie filiere produttive e applicare norme restrittive sull’origine delle materie prime che impiegano per i propri prodotti. Nonostante queste restrizioni, è però evidente che le attività estrattive hanno comunque un impatto sull’ambiente: pensare di azzerarlo è però difficile, perché sostenere le attività e le tecnologie della nostra società richiede immancabilmente di “attingere alle risorse dell’astronave Terra”, sottolinea Armaroli. Quello che si può fare è però cercare di farlo nel massimo rispetto dell’ambiente - un aspetto che deve essere regolamentato a livello legislativo - e cercare di incentivare il più possibile il riciclo e il recupero delle materie prime dai dispositivi obsoleti e non più in uso.
Su Aula di Scienze sono disponibili alcuni approfondimenti sul tema: qui potete trovare la tavola periodica con la disponibilità relativa degli elementi sulla Terra, e qui un approfondimento sugli elementi indispensabili per la tecnologia.
