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Dalle batterie al litio alle batterie nucleari: una rivoluzione nel campo dell’energia?

30 maggio 2019 | Scritto da Alberto Laratro

Le batterie al litio sono alla base dei dispositivi mobile, una delizia tecnologica e una croce ambientale, qual è il futuro dell’alimentazione dei nostri device?

State leggendo questo articolo da smartphone, oppure da un pc portatile? In entrambi i casi, se lo state facendo, state gradualmente e lentamente deteriorando la batteria agli ioni di litio del vostro dispositivo. Tranquilli, non smettete di leggere, non è questo articolo in sé che ha il potere di prosciugarle, si tratta del loro naturale ciclo vitale. Ma cosa hanno di speciale queste batterie, usate in praticamente tutti i dispositivi mobili, e perché è importante trovare delle alternative? L’energia nucleare potrebbe essere una soluzione?

 

Batterie al litio, una storia elettrizzante. Le prime batterie agli ioni di litio hanno più di 100 anni. Il chimico statunitense Gilbert N. Lewis le inventò nel 1912 quando fece una scoperta curiosa: alcuni composti del litio, elettricamente carichi (ionizzati) riuscivano a trattenere energia elettrica. All’epoca queste batterie non avevano alcuna applicazione pratica, quindi finirono dimenticate, ma il principio di base era ormai stato svelato. Bisognerà aspettare fino agli anni ’70 per vedere le batterie agli ioni di litio in azione: vennero sviluppate dall’Unione Sovietica in ambito militare e usate durante l’invasione dell’Afghanistan per alimentare il sistema di tracciamento infrarossi dei lanciarazzi. Possiamo ipotizzare che uno di questi lanciarazzi, assieme alla sua preziosa batteria, sia finita in mani statunitensi, che, nonostante possedessero – senza saperlo – la tecnologia per produrla da oltre 50 anni, dovettero scoprirne nuovamente il funzionamento attraverso l’esemplare recuperato. Il grigiore della storia sugli avvenimenti militari non ci permette di sapere esattamente come andarono le cose, resta il fatto che alla fine degli anni ’80 anche gli americani possedevano nel loro apparato militare delle batterie al litio funzionanti.

Con la diffusione della tecnologia mobile sul finire degli anni ’90, e il successivo boom degli smartphone, queste batterie sono sfuggite dalla stretta militare e sono diventate il cuore del nostro moderno modo di comunicare e rapportarci con il mondo. La diffusione di batterie al litio è stata esplosiva, nel 2019 si prevede un utilizzo di oltre 50mila tonnellate di questo materiale per un mercato che vale da solo 1.7 miliardi di dollari ed è in costante e rapida crescita. Dopotutto le batterie al litio sono ovunque – smartphone, pc portatili e, non ultime, auto elettriche – e a buona ragione. Il litio è un metallo leggerissimo, queste batterie arrivano a pesare il 70% in meno rispetto alle comuni pile al nichel-metalidrato: a parità di dimensione sono molto più durature e leggere. Una panacea per l’enorme mole di dispositivi mobili che utilizziamo oggi, ma un male per gli ambienti in cui si trovano i depositi di litio.

 

Il danno ambientale. Il litio è molto comune sul nostro pianeta ma non si trova in forma metallica, essendo molto reattivo si trova sempre legato ad altri elementi. Estrarlo quindi è un processo inquinante che richiede molta energia. Lo sanno bene ad esempio gli abitanti di Tagong, un Paese al confine orientale del Tibet dove una perdita di rifiuti tossici dalla miniera di litio di Ganzizhou Rongda ha causato un piccolo disastro ambientale. In Bolivia invece, una delle zone più ricche di litio del pianeta, per estrarre il litio dalle distese di sale vengono utilizzati quasi 2 milioni di litri d’acqua per ogni tonnellata di litio. Un prezzo salato da pagare per una delle zone più aride del pianeta che vede gli agricoltori costretti ad importare acqua per le loro piantagioni. Il litio è molto comune anche nell’acqua marina e la sua estrazione sarebbe molto meno inquinante, ma queste operazioni richiedono una quantità immane di energia, tale da non renderlo economicamente fattibile.

TANSTAAFL. L’estrazione e raffinazione del litio ha un caro costo ambientale, ma bisogna tenere a mente che il danno causato da queste estrazioni potrebbe essere accettabile se necessario alla diffusione di un’economia green che si basa sulle fonti di energia rinnovabile, passo fondamentale da fare per porre un freno ai cambiamenti climatici in atto. Il problema è complesso e le soluzioni semplici non esistono: come spiega chiaramente l’autore di fantascienza Robert A. Heinlein nel suo romanzo “La luna è una maestra severa” attraverso l’acronimo TANSTAAFL, traducibile in italiano con “Non esistono pasti gratis”, c’è sempre un costo da pagare per qualsiasi beneficio.

Il rapporto costi/benefici del litio sembra essere positivo ma ciò non significa che con l’innovazione non si possano trovare soluzioni migliori. La ricerca per trovarne di più sostenibili è in fermento e le direzioni che vengono intraprese sono molteplici, dal recupero di materiali dalle discariche cariche di smartphone e portatili, allo sviluppo di approcci di riciclaggio biologico usando particolari batteri capaci di processare i materiali. Altri invece vedono il ritorno – con nuovi approcci, più sicuri – al nucleare. Uno di queste potrebbe essere quella delle batterie nucleari sviluppato da alcuni ricercatori dell’Istituto di fisica e tecnologia di Mosca che utilizza un isotopo radioattivo del nichel per generare energia elettrica. Il vantaggio principale? Una batteria potrebbe durare fino a 100 anni, diminuendo in modo drastico la quantità di materia prima da estrarre. Ma come funzionano, quali sono i loro rischi e i loro benefici?

Per scoprirlo guarda il video.

Alberto Laratro
Alberto Laratro

Laureato in Scienze della Comunicazione e con un Master in Comunicazione della Scienza preso presso la SISSA di Trieste ha capito che nella sua vita scienza e comunicazione sono due punti fermi.

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