Ambiente, dobbiamo misurare meglio l’impatto della grafite nelle batterie


Gli anodi vengono spesso trascurati. Quando si mette in funzione una batteria, gli ioni di litio si precipitano verso questa estremità caricata positivamente e vi si sistemano fino a quando è necessaria l’energia. Originariamente gli anodi erano fatti di litio metallico, che però è un materiale instabile e rischia di esplodere a contatto con l’aria o l’acqua. Gli scienziati hanno quindi provato a usare il carbonio. Nel corso degli anni, lo hanno raffinato fino a ottenere un materiale composto da anelli atomici esagonali, un reticolo in grado di contenere una grande quantità di ioni senza esplodere. Questo materiale è la grafite, la stessa sostanza che si trova nella punta di una comune matita. Spesso si dice che è il catodo – l’altra estremità di una batteria – il posto dove avviene la magia. I catodi ospitano diversi metalli, come il cobalto, il nichel e il manganese. Ciascuno di questi elementi, tuttavia, è sacrificabile a seconda del design specifico della batteria. Non è il caso della grafite: questo umile materiale contribuisce a determinare quanta energia può contenere una batteria e la velocità con cui si carica.

Anche l’impronta ecologica degli anodi è spesso trascurata. Come accade per altri materiali che finiscono nelle batterie, le case automobilistiche si affidano a delle stime per determinare l’impatto ambientale del percorso intorno al mondo che porta la grafite all’interno di un’auto. Due recenti studi suggeriscono però che queste stime sono obsolete ed eccessivamente conservative, e non riescono a tenere conto dei processi ad alta intensità energetica necessari per produrre la moderna grafite per gli anodi. L’inesattezza di questi calcoli sta minando gli sforzi per rendere più verde la catena di approvvigionamento dei veicoli elettrici. “Tutti si preoccupano del catodo, ma la realtà è che sapevamo che l’impatto degli anodi era significativamente sottostimato“, spiega Robert Pell, amministratore delegato di Minviro, una società di consulenza che collabora con le case di auto elettriche per le valutazioni ambientali.

I veicoli elettrici sono, nel complesso, più verdi dei loro corrispettivi a benzina. La loro ricarica genera comunque emissioni perché ottiene elettricità da una rete inquinante; in generale, però, le reti elettriche stanno diventando più verdi e già oggi un’auto elettrica rappresenta un’opzione di gran lunga preferibile rispetto a bruciare litro dopo litro di benzina. La decarbonizzazione delle materie prime che compongono una batteria, invece, è più difficile da realizzare. Il catodo ha l’impatto ambientale maggiore, che comprende le emissioni di carbonio e i danni a livello ecologico e di diritti umani legati all’estrazione di minerali come litio, nickel e cobalto. In alcuni casi, le case automobilistiche hanno cercato di ridurre la loro dipendenza dal cobalto e dal nickel sostituendoli con altri metalli.

I due nuovi studi

Questo però non significa che non dovremmo focalizzare le nostre attenzioni anche sulla grafite, spiega Pell, autore di uno dei due studi i cui risultati evidenziano i problemi nelle modalità con le quali le aziende misurano le loro emissioni di carbonio, in particolare quelle derivanti dall’energia che una azienda non consuma direttamente (che ne costituiscono la parte in assoluto maggiore). Nel caso di una casa automobilistica, queste emissioni comprendono il carbonio emesso dalle enormi catene di approvvigionamento che producono componenti come le batterie e le emissioni generate dalla fornitura di energia per la ricarica. Tenere traccia di queste emissioni, tuttavia, è complicato. Andando a ritroso nella catena di approvvigionamento, fino alla fase di lavorazione delle materie prime, è difficile fare chiarezza sui dettagli e il reale fabbisogno energetico.

Queste difficoltà coinvolgono in maniera particolare la grafite. Il secondo studio, pubblicato all’inizio di quest’anno dai ricercatori dell’Università tecnica di Braunschweig e da Volkswagen, dà conto di una lunga serie di supposizioni e avvertimenti inclusi nelle precedenti stime per le emissioni di carbonio della grafite. Alcuni dei riferimenti più usati per calcolare l’impatto sul clima del materiale deducevano informazioni a partire da vecchi manuali di produzione e dalla lavorazione di altri materiali, come l’alluminio. In altri casi sono state utilizzate semplicemente stime relative ad altri materiali a base di carbonio, senza tenere conto delle fasi di raffinazione intensive necessarie per riorganizzare gli atomi in grafite.

La ricerca di Pell è partita da dei calcoli approssimativi. È stato utile sapere che più del novanta per cento della grafite per gli anodi proviene dalla Cina, in particolare dalla regione settentrionale della Mongolia Interna, dove l’energia costa poco ma dipende in larga misura dalle centrali a carbone. Conoscendo a grandi linee l’intensità di carbonio della fornitura di energia, Pell ha iniziato a tracciare le complicate fasi che permettono di trasformare la grafite in anodi.


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