Vediamo tutto quello che bisogna sapere a proposito delle batterie al litio e che impatto hanno sull’ambiente del nostro Pianeta
Le batterie al litio sono oggi molto comuni nella nostra vita quotidiana. Queste, infatti, vengono utilizzate come batterie ricaricabili presenti nei nostri telefoni, computer e persino nei veicoli elettrici. Il litio è il metallo più leggero, il che lo rende ideale per le batterie. Tuttavia, le batterie utilizzano il litio sotto forma di ione, che è caricato positivamente grazie alla perdita di un elettrone. Pertanto, è più corretto chiamarle batterie agli ioni di litio. Queste batterie sono ricaricabili e composte da due elettrodi: il catodo contiene un composto di litio, mentre l’anodo contiene tipicamente un composto carbonioso come la grafite. Durante la carica, il litio ione si sposta dal catodo all’anodo, mentre durante la scarica avviene il contrario. Durante la scarica, la batteria fornisce l’energia necessaria per far funzionare i nostri telefoni, auto e computer portatili. Ma vediamo come funzionano esattamente e il loro impatto sull’ambiente.
Funzionamento e impatto sull’ambiente, ecco tutto quello che bisogna sapere sulle batterie al litio
Il principale beneficio delle batterie agli ioni di litio risiede nella loro efficienza. Rispetto alle batterie tradizionali, come quelle al piombo, le batterie agli ioni di litio possono erogare una maggiore quantità di energia per lo stesso volume e peso. In altre parole, sono più compatte, potenti, leggere, capaci di immagazzinare più energia e possono essere ricaricate. Nel tempo, hanno rivoluzionato il nostro stile di vita, non solo rendendo più sottili e leggeri i nostri telefoni e computer, ma anche migliorando la mobilità con veicoli elettrici come monopattini elettrici ed e-bike. Questi sono solo alcuni esempi tangibili delle ampie applicazioni di queste batterie.
Caratteristiche delle batterie al litio
Quali sono gli aspetti da considerare quando si sceglie un dispositivo elettronico alimentato da una batteria al litio? I parametri chiave sono: la tensione (volt), la capacità in milliampereora (mA·h) e l’energia in wattora (Wh).
– La tensione determina la tensione operativa della batteria, ovvero il numero di volt richiesto per il funzionamento. Le batterie agli ioni di litio possono essere costituite da più celle, quindi la tensione dipende dal numero di celle. Solitamente, una singola batteria al litio lavora intorno ai 3,6 volt. Per tensioni più elevate, come quelle necessarie per avviare un veicolo elettrico, si parla di batterie in serie.
– La capacità in milliampereora definisce la quantità di carica contenuta nella batteria, ovvero la quantità di corrente che può essere fornita dalla batteria.
– Il wattora descrive l’energia totale contenuta nella batteria agli ioni di litio nel tempo (la potenza in watt per un periodo di tempo). I valori di milliampereora (mA·h) e wattora (Wh) ci aiutano a determinare la durata della batteria e la sua capacità complessiva: maggiore è il valore, maggiore è la durata nel tempo della batteria.
Quanto dura una batteria al litio?
Chiunque utilizzi uno smartphone lo sa: col passare del tempo, la batteria non mantiene le stesse prestazioni di quando è appena stata acquistata. Le batterie agli ioni di litio non hanno una data di scadenza definita, ma ci sono alcune precauzioni da considerare. Innanzitutto, è importante prestare attenzione alla manutenzione della batteria stessa, conservandola a temperature e condizioni ambientali adeguate. Ogni batteria ha una durata espressa in cicli di carica e scarica: gli ioni di litio si spostano da un elettrodo all’altro, generando energia. Di solito, i dispositivi elettronici alimentati da batterie agli ioni di litio possono usufruire di diverse migliaia di cicli di carica e scarica. Dopo questo numero, la batteria inizia gradualmente a perdere efficienza. La sua capacità si riduce, di solito tra il 70 e il 90%. Da questo punto in poi, la batteria funzionerà ancora, ma avrà una durata inferiore. È un processo naturale per questo tipo di batterie: ciò non significa che la batteria smetta improvvisamente di funzionare, ma diventerà progressivamente meno efficiente nel tempo, manifestando una diminuzione delle prestazioni rispetto allo stato iniziale.
Quanto sono sicure per l’ambiente le batterie al litio?
Nonostante i benefici, i ricercatori si trovano di fronte a una sfida quando si tratta dell’impatto ambientale delle batterie agli ioni di litio. Sebbene queste batterie favoriscano l’uso delle energie rinnovabili e producano minori emissioni di CO2, presentano anche alcuni svantaggi.
Il processo di estrazione del litio è dannoso per l’ambiente. È lecito interrogarsi se i danni e la contaminazione derivanti dall’estrazione mineraria siano giustificati dall’utilizzo dei preziosi minerali necessari per lo sviluppo della green economy.
Poiché il litio ha un peso atomico e un raggio ridotti, le batterie hanno una tensione e una capacità di accumulo di carica elevate per unità di massa e volume.
Il Dipartimento dell’Energia degli Stati Uniti spiega sul suo sito web: “Mentre la batteria si scarica e fornisce corrente elettrica, l’anodo rilascia ioni di litio al catodo, generando un flusso di elettroni da una parte all’altra. Quando il dispositivo viene collegato, avviene l’opposto: gli ioni di litio vengono rilasciati dal catodo e assorbiti dall’anodo“.
Un metodo comune per l’estrazione del litio coinvolge l’uso di salamoia, che comporta la creazione di depositi sotterranei e il pompaggio dell’acqua salata in superficie. Successivamente, la salamoia viene inviata ai bacini di evaporazione dove l’acqua evapora, lasciando un concentrato di litio che viene estratto.
Tuttavia, i rapporti dal Triangolo del Litio sugli impatti ambientali negativi dell’attività estrattiva sono gravi. Euronews.com riporta che “la produzione di litio tramite bacini di evaporazione richiede molta acqua, circa 21 milioni di litri al giorno“.
Nelle zone altamente aride del Sud America, dove si concentra l’attività mineraria, l’acqua, una risorsa scarsa, viene sottratta alle comunità locali per l’estrazione, causando gravi contaminazioni da acido solforico e idrossido di sodio, oltre a peggiorare i problemi di scarsità idrica.
Secondo il Natural Resources Defense Council: “I residenti locali lamentano che il prosciugamento dei pozzi, delle lagune e delle falde acquifere ha danneggiato le loro attività agricole e pastorali, e hanno osservato un aumento della mortalità di fenicotteri e camelidi a causa dell’inquinamento da polveri derivante dalle attività estrattive“.
Le batterie al litio sono generalmente ritenute sicure per le persone e gli ambienti domestici, a condizione che la batteria stessa non presenti difetti. Sebbene i malfunzionamenti siano rari, ci sono stati casi in passato in cui le batterie agli ioni di litio hanno preso fuoco. Zheng Chen, docente di nanotecnologia presso l’Università della California San Diego, ricorda un incidente in cui un telefono cellulare ha preso fuoco durante un volo. Inoltre, è stato registrato un incidente in una stazione di stoccaggio dell’energia a Monterey, in California, in cui le batterie al litio hanno preso fuoco. Situazioni simili sono state riscontrate anche con alcune vetture Tesla.
Quando la batteria si incendia, si genera calore, pressione e gas tossici a causa dell’evaporazione. Se questi gas vengono spinti dal vento, possono diffondersi nell’ambiente circostante.
