La produzione di batterie agli ioni di litio sta aumentando, ma a quale costo?

Foto di credito: Dimitry B./Flickr

Nel suo primo master plan di Tesla Motors, Elon Musk ha scritto: “Lo scopo generale di Tesla Motors (e il motivo per cui sto finanziando l’azienda) è quello di contribuire ad accelerare il passaggio da un’economia di idrocarburi minati e bruciati verso un’economia elettrica solare, che credo sia la principale, ma non esclusiva, soluzione sostenibile.”

Poco più di un decennio dopo, sembra che quella soluzione sostenibile sia a portata di mano – le installazioni solari sono in pieno boom e Tesla sta guidando la carica verso una maggiore proliferazione di veicoli elettrici che possono funzionare con elettroni generati in modo rinnovabile.

Ma mentre l’energia pulita fiorisce, le soluzioni delle compagnie di veicoli elettrici e dei produttori di batterie hanno avuto molto più a che fare con l’estrazione mineraria di quanto il manifesto di Musk suggerisca. Anche se un’esplosione dei veicoli elettrici e dell’immagazzinamento dell’energia consentirà ai paesi di fare affidamento su un’energia a minore intensità di carbonio, l’estrazione di ingredienti essenziali per rendere convenienti le batterie agli ioni di litio lascia generalmente una devastazione ambientale e umana nella sua scia.

I leader dell’industria si sono avvicinati alla soluzione di come immagazzinare energia e alimentare le auto senza combustibili fossili su larga scala, ma stanno appena iniziando a fare i conti con le implicazioni morali di un’industria di energia pulita sostenuta dalle brutte verità del lavoro minorile e dell’inquinamento.

“È un caso abbastanza interessante, dove i benefici del passaggio alla tecnologia verde sono superati, in alcuni casi, quando si guarda alla produzione mineraria”, ha detto Stefan Sabo-Walsh, capo della ricerca sulle materie prime presso Verisk Analytics.

Il triangolo del litio

Australia e Sud America, in particolare il “triangolo del litio” di Argentina, Cile e Bolivia, attualmente dominano l’80-90% della produzione di litio, secondo James Whiteside, un consulente di gestione del team di consulenza metallurgica e mineraria di Wood Mackenzie.

La produzione sudamericana si basa su salamoie estratte dalle profondità della terra. Nei siti di salamoia, l’acqua salata viene sparsa su grandi superfici ad un livello di pochi metri di profondità e lasciata evaporare per mesi. Spostata di stagno in stagno, la concentrazione di litio aumenta lentamente finché non può essere separata dal resto della salamoia. Il litio grezzo viene poi trasformato in cloruro di litio da utilizzare in applicazioni come le batterie. In Australia, i produttori di materie prime si concentrano sull’estrazione dalla roccia dura, più dispendiosa in termini di energia e di costi, dove il litio viene frantumato dalle pietre.

Nel 2016, la produzione di litio è cresciuta del 16% rispetto all’anno precedente. L’Australia ne ha prodotto la maggior parte, 14.300 tonnellate, molte delle quali vengono spedite in Cina per la lavorazione.

La cosiddetta “corsa all’oro bianco” ha permesso ai produttori di batterie di scalare la produzione e mantenere i piani per le gigafattorie in cantiere. Ma i suoi risultati non sono stati così positivi per le popolazioni indigene come la comunità di Atacama in Sud America, spingendo proteste con cartelli scritti a mano che recitano “Noi non mangiamo batterie”, come riporta il Washington Post.

Le popolazioni indigene nel triangolo del litio si preoccupano che gli alti livelli di acqua necessari per produrre litio – fino a mezzo milione di galloni per tonnellata – possono tagliare la già limitata fornitura di acqua nelle aree aride e siccitose in cui si trovano i siti di salamoia. Queste preoccupazioni hanno scatenato proteste contro lo sfruttamento delle risorse da parte delle grandi aziende. Nel 2012, 33 comunità indigene hanno chiesto una consultazione sullo sviluppo del litio alla Corte Suprema dell’Argentina.

“Non si può dire che tipo di danno potrebbe essere fatto”

Helle Abelvik-Lawson, uno studente di dottorato e ricercatore presso l’Università di Essex che si concentra sugli impatti dell’estrazione del litio in Bolivia e Argentina, ha detto che molte – ma non tutte – le comunità stanno imparando a vivere con l’attività e lo sviluppo che le aziende minerarie portano, perché stanno anche fornendo posti di lavoro. “La cosa principale è che le comunità, se stanno per avere questa industria massiccia, vogliono essere coinvolte”, ha detto.

Ma ci sono anche comunità, ha detto, “che sono morte contro di essa.”

Secondo Abelvik-Lawson, gli impatti attuali dell’estrazione del litio su piccola scala sono relativamente minimi. Ma quando la domanda sale alle stelle, il modo in cui le aziende fanno crescere la produzione potrebbe cambiare la situazione. “Ci sono preoccupazioni”, ha detto. “Non appena qualcosa si scala davvero, non c’è modo di dire che tipo di danno su larga scala potrebbe essere fatto.”

I siti minerari generalmente consumano poca energia perché il sole elabora il litio dalle piscine. Ma Whiteside ha detto che la recente impennata della domanda ha stimolato la pratica di “spedire direttamente il minerale” dai siti di estrazione della roccia alla Cina negli ultimi tre o sei mesi. Per accelerare il processo, più materiale grezzo viene inviato fuori prima di essere concentrato.

“Questo significa che il consumo di energia per il trasporto è molto più alto – circa tre volte più alto”, ha detto Whiteside. “Questo non sarà competitivo a lungo termine, ma al momento, con i prezzi che ci sono, questo tipo di produzione viene incentivato”.

Le batterie al litio richiedono anche materie prime come cobalto, nichel e grafite, che complicano ulteriormente la catena di approvvigionamento. Le ingiustizie lavorative nell’estrazione del cobalto sono ben documentate. Oltre il 20% delle esportazioni dalla Repubblica Democratica del Congo, il primo produttore mondiale, proviene da miniere artigianali non regolamentate che spesso impiegano bambini. Per materie prime come il nichel e la grafite, i paesi produttori devono affrontare la contaminazione delle acque e la deforestazione.

La scalabilità e la produzione di massa delle batterie al litio è complessa, ma i diritti umani e le insidie ambientali della loro produzione la renderanno ancora più complessa per i produttori e gli utenti finali. La materia prima proviene dalle miniere di tutto il mondo, e identificarne l’origine non è sempre facile. Per le aziende che vendono prodotti cleantech di marca etica, come le auto elettriche e il solare più lo stoccaggio, sarà necessario cercare scelte migliori, dato che l’uso delle batterie continua ad esplodere – o rischiare di affrontare il ritorno di fiamma.

Il boom delle batterie

Secondo Bloomberg New Energy Finance, la capacità globale di produrre batterie è destinata a raddoppiare entro il 2021 a più di 278 gigawatt-ora all’anno. Le batterie agli ioni di litio dovrebbero anche essere più economiche del 43% entro lo stesso anno.

Mentre i produttori di batterie alternative hanno cercato di dare ai modelli al litio una corsa per i loro soldi negli ultimi anni, è stata una battaglia persa, in parte a causa della semplicità e flessibilità della tecnologia. I prezzi incredibilmente bassi per le batterie a base di litio rimarranno il fattore principale nel guidare il dominio della tecnologia nel futuro – fino a quando i produttori possono mantenere il litio in arrivo.

Il rapporto riserve-produzione per il litio (la quantità rimanente di una risorsa non rinnovabile, espressa nel tempo) è nell’ordine delle centinaia, dove per la maggior parte delle materie prime estratte è nelle decine,” ha detto Whitehouse. “Ci sono un sacco di risorse là fuori.”

“Nel prossimo decennio, c’è sicuramente abbastanza… litio”, ha aggiunto. “La questione è quanto tempo ci vorrà perché queste fonti diventino on-line.”

La preoccupazione non deriva dalle riserve conosciute, di cui ce ne sono molte. Whiteside, che sta lavorando ad uno studio di Wood Mackenzie sul mercato del litio, descrive la curva di domanda e offerta del litio seguendo un percorso tradizionale. Anche se i prezzi delle batterie stanno raggiungendo nuovi minimi, i prezzi stanno crescendo (attualmente a circa 12.000 dollari per tonnellata), così come la domanda. Per soddisfare questa domanda, i produttori hanno pianificato progetti in tutto il mondo. Ma poiché l’estrazione del litio richiede molto tempo, e molti di questi progetti non saranno completati per anni, la domanda elevata e l’offerta limitata continueranno probabilmente per il momento, secondo Whitehouse.

“Ci saranno cicli nel mercato”, ha aggiunto. “Sono sicuro che a un certo punto il mercato andrà in eccesso di offerta, semplicemente a causa del numero di progetti in fase di sviluppo”.

Ma per ora i produttori di batterie sono affamati di tutto il litio che possono ottenere. La ricerca di litio estratto in modo etico probabilmente aumenterà solo la domanda e i prezzi.

Un altro modo per andare avanti

Ci sono altri modi per espandere la produzione di litio senza fare affidamento sul lavoro dubbio e sulle pratiche ambientali ora endemiche nel processo di estrazione del litio.

Società come MGX Minerals, con sede in Canada, stanno lavorando per trovare depositi di litio accessibili e sottoutilizzati. A partire dal 2016, MGX ha testato un sistema di nano-filtrazione che utilizza una serie di membrane altamente specializzate per setacciare passivamente il litio dalle acque reflue. Secondo il CEO Jared Lazerson, il sistema MGX restituisce il 70 per cento del litio e richiede solo un giorno, piuttosto che il tradizionale lasso di tempo di mesi.

Finora, MGX ha collaborato con aziende come Canadian Natural Resources Limited in Alberta, e sta lavorando su un impianto commerciale che potrebbe elaborare 7.500 barili di acque reflue al giorno e produrre un volume significativo di carbonato di litio equivalente.

Il processo di GMX pulisce l’acqua lasciata dalle tradizionali operazioni petrolifere, e produce un ritorno. Un attraente vantaggio collaterale potrebbe essere quello di portare all’ovile le tradizionali major dell’energia.

“Le compagnie petrolifere sono molto, molto tradizionali nel loro modo di pensare, ma stanno guardando quello che sta succedendo”, ha detto Lazerson. “

Per quanto riguarda l’attribuzione di responsabilità all’industria mineraria tradizionale, questo sarà probabilmente compito delle aziende e delle coalizioni aziendali, ha detto Sabo-Walsh. Ha detto che gli esempi passati che circondano i minerali di conflitto di oro, tungsteno, stagno e tantalio, che sono regolati dalla legge Dodd-Frank, possono contenere lezioni per le partnership a livello di industria intorno alla condivisione delle informazioni sulle pratiche dei fornitori, questionari di valutazione e classifiche ambientali. La considerazione di dove va il litio dopo il suo utilizzo potrebbe anche rendere i produttori più attenti al processo di produzione.

“Ci devono essere alcune conversazioni e pianificazione da parte delle aziende automobilistiche su quale sarà la fine dell’uso delle batterie agli ioni di litio”, ha detto Whiteside. “È qualcosa che molte aziende automobilistiche non stanno nemmeno considerando”.

In definitiva, man mano che la produzione aumenta, le aziende avranno bisogno di rendere la responsabilità una linea guida della vita di una batteria. Anche se i depositi di litio del mondo saranno sufficienti per alimentare una rivoluzione dello stoccaggio su larga scala, i costi attuali sono tutt’altro che trascurabili.

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