L’anodo

5.3.6.3 Modellazione del carbonato di nichel

Il carbonato di nichel commerciale viene prodotto per precipitazione di una soluzione di solfato di nichel con carbonato di sodio, essendo il meccanismo esatto di reazione:

NiSO4 + 2 NaHCO3 -> NiCO3 +Na2SO4 + H20 + CO2

I dettagli sul processo richiesto per la modellazione sono derivati dagli studi (21) e (24). La domanda di elettricità è derivata da processi utilizzati nella reazione che sono: pompaggio, centrifugazione e filtrazione. La richiesta di calore si riferisce al riscaldamento del reattore e all’essiccazione del precipitato NiCO3. Risultano diversi prodotti di scarto in uscita dal processo ma non viene previsto nessun tipo di trattamento per i reflui liquidi, quindi vengono classificati come emissioni in acqua. I dati relativi al trasporto fanno riferimento ad un processo produttivo nell’unione europea, con valori di trasporto su strada e su treno ricavati da database ecoinvent per le distanze standard di trasporto delle sostanze inorganiche. Il risultato dell’LCI è visibile in Tabella 13.

Tabella 13: LCI NiCO3 per batteria agli ioni di sodio

5.3.7 L’anodo

L’elettrodo negativo o anodo viene prodotto tramite un processo simile a quello utilizzato per il catodo. La procedura è basata su un processo solvent-casting che prevede la dissoluzione del polimero in un solvente opportuno. Nell’anodo in esame vengono utilizzate: una matrice di materiale attivo -hard carbon (nerofumo), del carbonio conduttivo, un legante e un solvente. Il legante utilizzato è a base acquosa, ottenuto con una miscela di carbossimetilcellulosa (CMC) e una gomma, stirene-butadiene (SBR). Per la modellazione in SimaPro si è utilizzato come blinder (CMC) il set di valori presenti nella libreria ecoinvent, mentre per il blinder stirene-butadiene (SBR) è stato modellato il sotto processo riportato in Tabella 15. La richiesta energetica del processo è associata alla macinazione, fusione ed evaporazione del solvente utilizzato ed è derivata da Peters et al. (21) . Per il trasporto vengono utilizzate le distanze standard della libreria ecoinvent per le sostanze inorganiche, si ipotizza che la produzione avvenga all’interno dell’unione europea, con

Output noti da tecnosfera.Prodotti e Coprodotti Qtà. fisica Unità

NiCO3 (Na-ion) 1 kg

Input noti da tecnosfera (materiali/combustibili)

Soda ash, dense {GLO}| market for | APOS, S 1,42 kg

Nickel sulfate {GLO}| production | APOS, S 1,01 kg

Water, deionised, from tap water, at user {Europe without Switzerland}| water production, deionised, from tap water, at user | APOS, S7,98 kg Input noti da tecnosfera (elettricità/calore )

Electricity, medium voltage {Europe without Switzerland}| market group for | APOS, S1,12E-02 kWh

Heat, central or small-scale, natural gas {Europe without Switzerland}| heat production, natural gas, at boiler atm. low-NOx condensing non-modulating <100kW | APOS, S2,62 MJ Transport, freight, lorry 16-32 metric ton, EURO5 {GLO}| market for | APOS, S 2,72E-01 tkm

Transport, freight train {Europe without Switzerland}| market for | APOS, S 1,63 tkm Output

Carbon dioxide, fossil-emission to air 3,71E-01 kg

Heat, waste-emission to air 2,29 MJ

Sodium sulfate-Emissions to water 8,09E-01 kg

Sodium-Emissions to water 1,94E-01 kg

Nickel-Emissions to water 1,27E-02 kg

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l’utilizzo di mezzi di trasporto su strada EURO5, con portata compresa tra le 16 e le 32 tonnellate e tramite treno. L’LCI dell’anodo così descritto è visibile in Tabella 14.

Tabella 14: LCI anodo per batteria agli ioni di sodio

5.3.7.1 Modellazione del blinder SBR

L’SBR- stirene-butadiene è prodotto da stirene e butadiene in un processo di polimerizzazione continuo in cui il butadiene e lo stirene viene miscelato in un mezzo acquoso con l'aiuto di un tensioattivo/emulsionante (sapone). Per attivare la reazione viene aggiunto un iniziatore (tipo Persolfato) che avvia il processo di polimerizzazione. Come tensioattivo viene scelto un sapone generico. Il calore e l’elettricità utilizzati sono assunti da processi produttivi standardizzati per SBR (21) . Per il trasporto valgono le stesse assunzioni fatte per l’anodo. Il processo modellato è visibile in Tabella 15.

Output noti da tecnosfera.Prodotti e Coprodotti Qtà. fisica Unità

Anodo (Na-ion) 1 kg

Input noti da tecnosfera (risorse)

Carbon 0,801 kg

Input noti da tecnosfera (materiali/combustibili)

Carbon black {GLO}| market for | APOS, S 2,59E-02 kg

Carboxymethyl cellulose, powder {GLO}| market for | APOS, S 2,42E-02 kg

SBR styrene butadiene rubber (Na-ion) 1,04E-02 kg

Water, deionised, from tap water, at user {Europe without Switzerland}| market for water, deionised, from tap water, at user | APOS, S3,45E-01 kg

Sheet rolling, aluminium {GLO}| market for | APOS, S 1,38E-01 kg

Aluminium, wrought alloy {GLO}| aluminium ingot, primary, to market | APOS, S 1,38E-01 kg

Metal working factory {GLO}| market for | APOS, S 4,58E-10 p

Transport, freight, lorry 16-32 metric ton, EURO5 {GLO}| market for | APOS, S 0,0188 tkm Transport, freight train {Europe without Switzerland}| market for | APOS, S 0,0577 tkm Input noti da tecnosfera (elettricità/calore )

Electricity, medium voltage {Europe without Switzerland}| market group for | APOS, S 2,06E-06 kWh

Heat, central or small-scale, natural gas {Europe without Switzerland}| heat production, natural gas, at boiler atm. low-NOx condensing non-modulating <100kW | APOS, S1,11 MJ Output

Water-emission to air 0,345 kg

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Tabella 15: LCI SBR per batteria agli ioni di sodio

Output noti da tecnosfera.Prodotti e Coprodotti Qtà. fisica Unità

SBR styrene butadiene rubber (Na-ion) 1 kg

Input noti da tecnosfera (risorse)

Water, cooling, unspecified natural origin, GLO 2,50E-01 m3

Input noti da tecnosfera (materiali/combustibili)

Butadiene {GLO}| market for | APOS, S 7,52E-01 kg

Styrene {GLO}| market for | APOS, S 2,51E-01 kg

Soap {GLO}| market for | APOS, S 2,73E-02 kg

Water, deionised, from tap water, at user {RoW}| production | APOS, S 1,8 kg

Cyclohexane {RER}| production | APOS, S 1,00E-02 kg

Sodium persulfate {GLO}| market for | APOS, S 5,04E-03 kg

Chemical factory {GLO}| market for | APOS, S 4,00E-10 kg

Input noti da tecnosfera (elettricità/calore )

Electricity, medium voltage {Europe without Switzerland}| market group for | APOS, S5,50E-01 kWh

Heat, central or small-scale, natural gas {Europe without Switzerland}| heat production, natural gas, at boiler atm. low-NOx condensing non-modulating <100kW | APOS, S13,75 MJ Transport, freight, lorry 16-32 metric ton, EURO5 {GLO}| market for | APOS, S 1,05E-01 tkm

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5.4 Adeguamento alla potenza di riferimento e rendimento delle batterie