19 Mar Riciclo cobalto e nichel: l’uva come alleata della transizione energetica
Il riciclo di cobalto e nichel estratti dalle batterie agli ioni di litio potrebbe presto diventare più efficiente e sostenibile grazie a un composto naturale presente nell’uva. Uno studio pubblicato su “Science Advances” dimostra che l’acido tartarico, un bioacido di origine naturale, è in grado di facilitare la separazione di questi due metalli critici durante il recupero dei materiali dalle batterie esauste. I risultati sperimentali sono promettenti: il metodo consente di estrarre fino al 99,1% del cobalto in test iniziali e oltre il 95% dei metalli in sistemi a flusso continuo. Se confermata su scala industriale, questa tecnologia potrebbe ridurre costi e impatti ambientali delle operazioni di riciclo, rafforzando al tempo stesso la sicurezza delle forniture di materie prime essenziali per la transizione energetica.
Riciclo cobalto e nichel: perché è così difficile e così importante
Cobalto e nichel sono componenti fondamentali delle batterie agli ioni di litio e di numerose altre tecnologie industriali, dall’aerospaziale alla chimica. La domanda globale di questi materiali è in rapida crescita, trainata dall’espansione della mobilità elettrica e delle energie rinnovabili.
Tuttavia, la produzione primaria è concentrata in pochi Paesi e le risorse disponibili non sono illimitate.
In questo contesto, il riciclo delle batterie a fine vita rappresenta una delle strategie principali per garantire approvvigionamenti stabili e costruire un’economia circolare delle materie prime critiche.
Il problema è che la separazione di nichel e cobalto è uno dei passaggi più complessi nell’intero processo di riciclo. I due elementi hanno proprietà chimiche molto simili e reagiscono quasi allo stesso modo durante i trattamenti elettrochimici. Questa somiglianza rende difficile recuperarli in forma pura senza ricorrere a processi lunghi, costosi e basati su sostanze chimiche aggressive. Con la crescita esponenziale dei flussi di batterie esauste provenienti dal settore automobilistico e dall’elettronica di consumo, migliorare l’efficienza di queste tecniche di separazione è diventato un passaggio cruciale per rendere davvero sostenibile il riciclo su larga scala.
L’acido tartarico e la svolta dell’elettroestrazione
La ricerca è stata condotta da un team della Johns Hopkins University, che ha analizzato 13 diversi acidi organici di origine biologica per individuare quello più efficace nel distinguere nichel e cobalto. Tra tutte le molecole testate, l’acido tartarico, un composto naturalmente presente nell’uva, si è dimostrato il più performante. Questo bioacido interagisce con gli ioni metallici in modo selettivo: si lega più facilmente al nichel, mantenendolo in soluzione, mentre il cobalto può essere recuperato per primo durante il processo. Il comportamento è stato confermato anche da simulazioni computazionali che hanno verificato la maggiore affinità dell’acido tartarico per il nichel a livello atomico.
Il metodo si basa sulla tecnica dell’elettroestrazione (electrowinning), che utilizza corrente elettrica per depositare metalli disciolti in soluzione su una superficie solida, un principio simile alla placcatura impiegata in gioielleria. L’introduzione dell’acido tartarico modifica l’ambiente chimico della soluzione, permettendo di controllare l’ordine di deposizione dei metalli e di isolare prima il cobalto, poi il nichel.
In configurazione a flusso continuo, più vicina alle applicazioni industriali, il sistema ha raggiunto un recupero del 95,1% per il cobalto e del 96,5% per il nichel. Per le aziende del settore, una tecnologia simile significherebbe meno fasi di trattamento, minore uso di reagenti aggressivi e costi operativi più bassi. Per l’intera filiera, dai produttori di batterie ai consumatori finali, vorrebbe dire materie prime più accessibili e tecnologie energetiche più sostenibili. Il team sta ora lavorando per testare il processo su rifiuti reali di batterie, con l’obiettivo di avvicinare questa soluzione alla produzione industriale su larga scala.