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Ogni telefono cellulare, ogni computer portatile, ogni batteria di auto elettrica è piena di metalli preziosi che presto potrebbero essere più economici da riciclare che da estrarre dalla terra. Questa è la visione del co-fondatore di Tesla J.B. Straubel, che era la mente dietro la sua tecnologia delle batterie.

Straubel ha lasciato Tesla nel 2019 per concentrarsi sul rendere le batterie agli ioni di litio completamente riciclabili. È stata una mossa piuttosto insolita per qualcuno che probabilmente non ha più bisogno di lavorare.

“Ho avuto molte, molte persone che mi guardavano con curiosità, come, andrai a lavorare sulla spazzatura?”

Ora crede di avere la tecnologia necessaria per riciclare queste batterie nella sua azienda start-up, Redwood Materials.

“Arrivano da due a tre camion al giorno di vecchie batterie ed elettronica. Quindi può essere qualsiasi cosa, dalla batteria di un vecchio iPhone a uno scooter a una bicicletta elettrica a un trapano elettrico o a uno spazzolino da denti.”

“Quindi stanno iniziando in piccolo. Circa la metà dei rifiuti sono prodotti di consumo. Ma l’altra metà sono scarti di aziende che producono batterie. Redwood ha raccolto più di 700 milioni di dollari per aiutare a costruire batterie per auto elettriche senza bisogno di nuove miniere.”

“Non ci sono ancora molti veicoli elettrici a fine vita. Mentre siamo seduti qui oggi nel 2021 è una quantità relativamente piccola.”

“Quindi non volevamo aspettare a costruire l’azienda. Non abbiamo voluto aspettare per innovare e capire la chimica. E quindi, possiamo iniziare e far crescere l’azienda e generare ancora entrate e profitti lavorando con altre categorie di materiali.”

“Ma la chimica e il modo in cui facciamo quel processo sono quasi identici. Quindi tutto ciò che stiamo imparando e tutto ciò che stiamo inventando in questo momento è applicabile al 100% mentre continuiamo a scalare e vediamo un mix sempre più alto di batterie per veicoli elettrici che raggiungono la fine della vita.”

Al di là del riciclaggio, la missione di Redwood è quella di costruire un enorme impianto incentrato sulla produzione di materiali catodici sostenibili. Mira a produrre abbastanza materiale per sostenere 1 milione di veicoli elettrici entro il 2025, e 5 milioni entro il 2030. Nel processo spera di semplificare e ridurre la logistica globale necessaria per i veicoli elettrici di oggi.

Ma se le auto elettriche sono già a zero emissioni, perché il riciclaggio delle loro batterie è così importante? Per rispondere a questo abbiamo bisogno di guardare il viaggio che i materiali della batteria fanno prima di finire all’interno del veicolo.

Prendiamo il cobalto, uno dei metalli usati per fare il catodo di una batteria. La più grande fonte di questo metallo è la Repubblica Democratica del Congo, dove viene spesso estratto a mano in miniere molto poco tecnologiche e pericolose da giovani ragazzi. Potrebbe poi essere spedito in Finlandia, sede della più grande raffineria di cobalto d’Europa, prima di andare in Cina, dove ha luogo la maggior parte della produzione mondiale di catodi.

Da lì, potrebbe essere spedito, diciamo, in Nevada per creare celle di batteria che vengono raggruppate in pacchetti prima del loro viaggio finale verso una linea di produzione di auto in California. Tutto sommato, il cobalto viaggia per più di 20.000 miglia dalla miniera alla casa automobilistica prima che un acquirente emerga e metta un adesivo a zero emissioni sul paraurti. I percorsi per litio, nichel, manganese e altri elementi sono diversi ma non meno complessi.

“L’ambiente è la sua motivazione principale? E quando ha avuto questa specie di momento “eureka” o il momento “aha” che questo era un problema, che non era stato affrontato, e che lei poteva giocare un ruolo?”

“L’ambiente è una delle motivazioni principali. E ce ne sono molte altre. L’economia, direi, è quasi alla pari con l’ambiente.”

“Le batterie hanno bisogno di una soluzione appropriata per lo smaltimento una volta raggiunta la fine della loro vita. Non possiamo semplicemente gettarle in una discarica. Hanno dei pericoli.”

“Così, quando si fa una batteria e si ingegnerizza e si creano tutti i materiali che ci vanno dentro, ci sono delle emissioni. E queste sono le cosiddette emissioni incorporate nel prodotto stesso. E riciclando una percentuale sempre più alta di quei materiali che vanno nella batteria possiamo ridurre drasticamente le emissioni incorporate.”

“Essenzialmente, si può passare attraverso e usare quei materiali ancora e ancora. E più volte li riutilizzi, meno emissioni avranno da quando sono stati creati.”

“Quindi, quando i rifiuti elettronici arrivano, qual è il processo attraverso il quale vengono scomposti?”

“Abbiamo alcuni percorsi diversi che attraversano, a seconda del materiale. Se è un pezzo di materiale di scarto di produzione, passiamo prima attraverso un processo di separazione meccanica. Poi passiamo a quella che chiamiamo idrometallurgia, dove mettiamo quei metalli in una forma di soluzione – fondamentalmente li rendiamo liquidi – e poi usiamo diversi aspetti della loro chimica per separare un metallo dall’altro.”

“E poi, una volta separati, li ricostituiamo in un prodotto, una forma solida. E questi metalli raffinati sono ciò che possiamo rivendere nella catena di approvvigionamento per compensare la necessità di un materiale estratto.”

“Quindi, avanti veloce… Non so se vi sto dando abbastanza tempo. 10 anni? 15 anni? Fino a che punto vedremo l’equivalente di un gigantesco impianto di dis-fabbricazione dove i robot smontano gli smartphone e fanno la cosa che stai descrivendo?”

“Vedremo – forse non fino a 10 o 15 anni, si spera prima – vedremo grandi strutture non produttive. Sento che nel mondo di oggi abbiamo così tanta attenzione alla produzione e così tanti investimenti nella produzione. E solo una piccolissima frazione di quel pensiero mentale e di quel capitale va nella non produzione.”

“Parte di questo è ciò che stiamo facendo. Stiamo aggiungendo e inventando quel processo di dis-fabbricazione e lo trattiamo con una visione molto tecnologica, nello stesso modo in cui tratteremmo la costruzione e la progettazione di una nuova fabbrica.”

Quindi, se l’economia circolare deve diventare una realtà, l’un-manufacturing – l’inversione e il riutilizzo dei prodotti – potrebbe diventare un concetto normale come lo sono oggi le industrie manifatturiere.

Sono state vendute solo 25 centinaia di Roadster. C’è molta strada da lì alla gigantesca gigafabbrica che J.B. ha contribuito a progettare e costruire, che ora sta producendo batterie agli ioni di litio a un ritmo sempre maggiore. Se vogliamo un futuro a zero emissioni di carbonio, ciò che scegliamo di fare con queste batterie alla fine della loro vita potrebbe essere importante quanto l’abbandono delle auto a benzina.

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Le energie rinnovabili come l’eolico e il solare stanno diventando più economiche dei combustibili fossili nella maggior parte del mondo. Ma hanno bisogno di stoccaggio per fornire una fonte affidabile e costante di energia alle reti elettriche. È qui che entrano in gioco le batterie.

Le batterie agli ioni di litio, usate nei telefoni cellulari e nelle auto elettriche Tesla, sono attualmente la tecnologia di stoccaggio dominante. Possono essere collocate ovunque e fornire energia alla rete molto rapidamente. Ma saranno necessarie anche tecnologie di stoccaggio più economiche e di più lunga durata, la maggior parte delle quali non sono ancora efficaci dal punto di vista dei costi.

Più del 97 per cento dell’immagazzinamento di energia nel mondo è attualmente fatto pompando l’acqua fino a un alto serbatoio e poi rilasciandola, che aziona la turbina per creare elettricità. Il serbatoio agisce come un modo di immagazzinare energia, ma questi sistemi possono essere limitati dalla geografia e dalla crescente scarsità d’acqua.

Oggi, però, si investono miliardi in altre tecnologie di stoccaggio. In Cina stanno costruendo la più grande batteria al vanadio del mondo. Il vanadio è una materia prima usata dall’industria dell’acciaio. Usano grandi serbatoi di elettroliti caricati separatamente per immagazzinare energia, il che rende più facile espandere la capacità rispetto alle batterie convenzionali. Ma i prezzi del vanadio sono altamente volatili, il che potrebbe avere un impatto sul costo di produzione. I critici ritengono che le tecnologie devono essere basate su materiali più abbondanti, come l’alluminio, lo zolfo, il calcio e l’antimonio.

Altri stanno provando soluzioni fisiche naturali. Un’azienda tedesca sta immagazzinando energia riscaldando la roccia vulcanica della Norvegia con l’elettricità ad almeno 600 gradi Celsius. L’energia può essere immagazzinata per una settimana, ma l’obiettivo è di distribuire energia durante la notte. Un’altra opzione è l’idrogeno prodotto attraverso l’elettrolisi dell’acqua usando l’elettricità. Potrebbe immagazzinare energia per periodi di tempo più lunghi delle batterie al litio in caverne sotterranee o campi di petrolio e gas esauriti.

Ma nonostante i loro vari vantaggi, queste tecnologie avranno difficoltà a battere la scala di produzione degli ioni di litio, che è stata guidata dall’ondata di investimenti nelle auto elettriche negli ultimi dieci anni.