La grafite sporca rischia di fermare il riciclo delle batterie

Dal 95% al 99,95% di carbonio fisso, cosa cambia nella grafite recuperata per anodi e materiali tipo grafene

Foto di: Motor1 Italia visual (AI-assisted)

Eleonora Lilli

Di: Eleonora Lilli

12 set alle 07:00

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Quando si parla di riciclo delle batterie agli ioni di litio, l'attenzione va quasi sempre a litio, nichel e cobalto. Ma c'è un altro materiale che rappresenta una parte enorme della batteria: la grafite, che può arrivare a pesare il 40-50% di una cella. E per recuperarla bene c'è un aspetto fondamentale: deve essere molto pura.

Il materiale da cui parte il processo di riciclo si chiama massa nera. È quello che rimane dopo aver triturato le vecchie celle e contiene un mix di metalli e grafite che devono essere separati. Il problema è che la sua composizione non è sempre uguale: cambia in base al tipo di batteria e a quanto è stata utilizzata. Questa variabilità rende più difficile recuperare i materiali in modo efficiente.

Grafite recuperata dalle batterie e materiali tipo grafene

Per diventare di nuovo anodo, cioè l'elettrodo negativo della batteria, la grafite deve rispettare soglie molto rigide di carbonio fisso. Il tenore minimo di riferimento è 99,5%, ma nella produzione commerciale di anodi la purezza mainstream supera il 99,95%, con impurità metalliche misurate in parti per milione.

Processo di recupero e purificazione della grafite da batterie esauste: dal trattamento termico iniziale alla doppia lisciviazione acida per ottenere carbonio ad elevatissima purezza destinato ai nuovi anodi.

Foto di: Motor1 Italia visual (AI-assisted)

Un processo termico dedicato al recupero della grafite dalle batterie a fine vita mira a ottenere una resa elevata e una purezza attorno al 95% di carbonio fisso. GreenLIB, azienda canadese impegnata nel recupero dei materiali critici dalle batterie, descrive output di massa nera pulita e di elevata purezza pronti per ulteriori fasi di raffinazione.

Per colmare quel divario si ricorre alla lisciviazione acida, un trattamento chimico che scioglie le impurità residue lasciando il carbonio. Una singola lisciviazione può portare il contenuto di carbonio fisso vicino al 99,9%, mentre una doppia lisciviazione lo spinge fino a circa 99,95%: è la differenza tra materiale di scarto e materia prima secondaria vendibile.

Impurità nella grafite: effetti sulla qualità

Le impurità che restano intrappolate nella grafite recuperata non sono un dettaglio da laboratorio. Tracce di metalli o di altri contaminanti alterano la struttura cristallina del materiale e, a valle, la capacità dell'anodo di immagazzinare energia in modo stabile nel tempo.

Un progetto di ricerca ha sviluppato metodologie per caratterizzare in dettaglio le proprietà strutturali, magnetiche e chimiche delle masse nere, fornendo dati su composizione, purezza ed eterogeneità del materiale. L'obiettivo è definire classi di qualità standardizzate, così da orientare i processi di riciclo a valle con parametri condivisi invece che caso per caso.

La ricaduta industriale è già visibile: LICO, azienda nordamericana attiva nel riciclo di batterie agli ioni di litio, ha siglato con Epsilon un accordo di fornitura di grafite recuperata come materia prima secondaria da qualificare e integrare nei processi per materiali anodici. È un segnale concreto che la filiera comincia a fidarsi della grafite riciclata, a patto che la purezza sia certificata e tracciabile.

Il Regolamento (UE) 2023/1542 sulle batterie e i rifiuti di batterie resta il riferimento normativo per chi gestisce questi flussi. Entro il 1° gennaio 2026 gli Stati membri devono già monitorare i flussi di rifiuti di batterie, mentre i successivi target vincolanti di raccolta e recupero spingono concretamente a valorizzare anche la grafite recuperata.

Resta aperta la questione della scala industriale per la grafite riciclata: i processi che mirano a contenuti di carbonio fisso attorno al 99,95% sono in transizione dai progetti pilota a capacità sempre più elevate. Il salto di volume dipenderà da quanto rapidamente queste tecniche di caratterizzazione e purificazione verranno replicate su impianti di dimensioni maggiori.