CONCLUSIONI
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Sono stati esaminati due cicli di vita di processi che, partendo dalla produzione delle batterie giungono fino al trattamento di recupero di materie prime dalle stesse.
Si è deciso di analizzare separatamente due tipologie di batterie, le litio
manganese ossido e le litio cobalto ossido. Questa scelta è dovuta al fatto che dalla
letteratura è stato possibile reperire informazioni riguardanti almeno la composizione solo per queste due tipologie. Nel caso delle batterie LiMn2O4 sono stati reperiti dati relativi
sia alla composizione specifica, sia a tutti gli aspetti energetici dei relativi step di produzione, sia i flussi dei materiali di scarto ed i relativi schemi di processo di trattamento. Per quanto riguarda le LiCoO2 invece, sono stati trovati solamente valori
approssimativi riguardanti la composizione, quindi per quello che riguarda poi la produzione si è fatto riferimento alle litio - manganese ipotizzando che i flussi energetici dei vari stadi di produzione potessero essere considerati uguali. Sicuramente questo ha introdotto una certa indeterminatezza all’interno sperimentazione dello studio, che però può essere ritenuta accettabile in quanto le due batterie sono paragonabili sia per quanto riguarda la struttura sia per la composizione dei materiali comuni.
Dalla definizione della composizione si è poi potuto procedere ipotizzando un determinato cammino processistico per lo smantellamento delle batterie e per il recupero dei principali materiali di valore in esse contenuti quali alluminio, rame, litio e rispettivamente manganese e cobalto.
Conclusioni
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I due processi di recupero che sono stati sviluppati da questo studio possono essere riassunti nel seguente modo:
- per le batterie LiMn2O4 si ha una prima fase di trattamento fisico in cui si procede
con la scarica completa della capacità residua, lo smantellamento dell’involucro esterno e la macinazione dei materiali da trattare. In seguito si ha una seconda fase di trattamento chimico nella quale si ha un primo attacco acido riducente, grazie al quale si può effettuare la separazione del manganese che precipita come ossido. Successivamente, neutralizzando la soluzione fino ad un determinato valore di pH si provoca la precipitazione dell’alluminio come idrossido. A questo punto viene effettuata un’estrazione liquido - liquido utilizzando un solvente organico che va ad estrarre il rame dalla fase acquosa, questo viene poi a sua volta recuperato dalla fase organica così rigenerata, grazie ad uno stripping con acido solforico e quindi recuperato come solfato per cristallizzazione. L’ultimo metallo ad essere estratto è il litio che viene precipitato come carbonato, questo viene poi fatto reagire con l’ossido di manganese ottenuto in testa al processo per riottener il materiale catodico attivo LiMn2O4 che viene riciclato alla produzione di nuove batterie;
- anche per le batterie LiCoO2 si ha una prima fase di trattamento fisico che prevede
la scarica totale della capacità residua, lo smantellamento e la macinazione del materiale da trattare. A questo punto viene effettuato un leaching acido riducente del Cobalto, per portare tutti i metalli in soluzione e si procede col recupero degli stessi. In questo caso il primo ad essere recuperato è l’alluminio come idrossido in seguito ad un’adeguata neutralizzazione. Dopo di che si effettua l’estrazione del
rame attraverso un’estrazione liquido - liquido con un solvente organico e la
rigenerazione dello stesso, il metallo viene poi recuperato per cristallizzazione come solfato di rame. Lo step successivo è quello dell’estrazione del cobalto, questa viene fatta nella stessa maniera del rame, logicamente con un solvente diverso, ed alla fine il metallo viene fatto precipitare come idrossido. Anche in questo caso il litio viene precipitato come carbonato e fatto reagire con l’idrossido
di cobalto per la sintesi di LiCoO2 da recuperare alla produzione di altre batterie.
L’analisi LCA ha evidenziato che nell’intero ciclo di vita il processo con un minore impatto sull’ambiente risulta essere quello riguardante la batterie litio -
manganese questo può essere spiegato dal fatto che con questo processo si effettua un
recupero maggiore di metalli da riciclare e quindi si andrà poi in futuro ad incidere in maniera minore sulle risorse presenti in natura, come si osserva chiaramente dalla seguente tabella.
Mat. recuperato Batterie LiMn2O4 Batterie LiCoO2
Al(OH)3 [kg] 293,808 52,535
CuSO4 [kg] 360,28 106,463
Conclusioni
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Un punto a sfavore di a questo tipo di batteria Li-Mn è rappresentato dal processo di produzione, che risulta avere un impatto maggiore sull’ambiente rispetto alla produzione delle batterie Li-Co. Questo squilibrio viene però ampiamente compensato dal impatto molto minore del relativo processo di recupero di materie prime.
In conclusione osservare sembra di poter affermare che da un punto di vista di impatto ambientale è nettamente da preferire il ciclo di vita che prevede la produzione, lo smantellamento ed il recupero delle batterie litio - manganese.
