Le opzioni per le batterie sostenibili si arricchiscono di una soluzione a base di lignina, direttamente dal Nord Europa.
Due aziende dell’Europa del Nord hanno unito le forze per creare batterie sostenibili utilizzando carbonio duro a base di lignina prodotto con legno rinnovabile proveniente dalle foreste del nord Europa. L’obiettivo è di sviluppare la prima batteria industrializzata al mondo dotata di anodo proveniente interamente da materie prime europee, riducendo in tal modo sia l’impronta di carbonio che i costi. L’attuale composizione delle batterie è infatti uno degli ostacoli principali allo sviluppo di un’elettrificazione davvero sostenibile.
Batterie ricaricabili dal Nord Europa
Stora Enso, azienda forestale, e Northvolt, produttrice, hanno dunque stipulato un accordo di sviluppo congiunto per creare una batteria sostenibile con anodo prodotto da materie prime rinnovabili provenienti da fonti sostenibili e locali. Stora Enso possiede già dal 2015 a Sunila (Finlandia) un impianto per la produzione di materiali a base di carbonio biologico, in grado di produrre industrialmente 50mila tonnellate di lignina all’anno. Northvolt ha invece acquistato a febbraio da Stora una vecchia cartiera, per trasformarla nella fabbrica in cui entro la fine del 2024 si avvierà la produzione delle batterie sostenibili. O piuttosto del materiale catodico, per una capacità di 100 gigawattora l’anno.
«Lo sviluppo congiunto di batterie con Northvolt rappresenta un passo avanti nel nostro viaggio per servire il mercato in rapida crescita delle batterie con materiali anodici rinnovabili ricavati dagli alberi – afferma Johanna Hagelberg, vicepresidente esecutiva per i biomateriali di Stora Enso. Il nostro carbonio duro a base di lignina, il Lignode® di Stora Enso, garantirà la fornitura strategica europea di materie prime per anodi, soddisfacendo le esigenze di batterie sostenibili per applicazioni dalla mobilità allo stoccaggio di energia».
Entrambe le società apportano perciò alla causa le proprie competenze ed esperienze. Stora Enso fornirà Lignode, il proprio materiale anodico a base di lignina proveniente da foreste gestite in modo sostenibile. Northvolt guiderà invece la progettazione delle celle e la scalarizzazione della tecnologia.
La lignina è un polimero di origine vegetale che si trova nelle pareti cellulari delle piante. Gli alberi sono composti al 20-30% di lignina, che agisce come legante naturale e rappresenta una delle più grandi fonti rinnovabili di carbonio disponibili.
«Con questa partnership stiamo esplorando una nuova fonte di materie prime sostenibili e stiamo espandendo la value chain delle batterie in Europa, sviluppando allo stesso tempo una chimica delle batterie meno costosa – ha dichiarato Emma Nehrenheim, Chief Environmental Officer di Northvolt. È un’entusiasmante dimostrazione di come la nostra ricerca in vista di un’industria delle batterie sostenibile possa andare di pari passo con la creazione di un impatto positivo sia sulla società che sui costi».
La ricerca sulle batterie sostenibili
Le batterie al litio sono attualmente la soluzione di accumulo di energia ideale per i produttori di auto elettriche, telefoni, tablet e laptop. Ed è facile capire perché: sono efficienti e hanno una densità di energia maggiore rispetto alle batterie alcaline. Tuttavia, il litio e i metalli rari sono sempre più scarsi e costosi. Inoltre, generano dipendenza dalle importazioni – il litio si trova soprattutto in Sud America –, hanno un processo di lavorazione non sostenibile e sono difficili da riciclare.
Allo stato attuale, perciò, le batterie, cioè una tecnologia indispensabile per supportare l’elettrificazione propedeutica alla transizione energetica e alla decarbonizzazione, non possono essere considerate sostenibili. E svilupparne di tali, a base di materie prime riciclabili, è dunque un’assoluta priorità. A proposito, l’Unione Europea ha tracciato una roadmap, chiamata Battery 2030+, relativa alla ricerca sulle batterie sostenibili destinate alla e-mobility, all’energy storage, ai dispositivi elettronici portatili, ai dispositivi medici e in generale alle smart cities.
La direzione presa è verso un approccio chimicamente neutro, per consentire all’Europa di superare gli ambiziosi obiettivi di prestazione delle batterie durante la loro intera catena del valore, concordati nel Piano strategico per le tecnologie energetiche (Piano SET) proposto dalla Commissione europea. Grazie al suo approccio, la roadmap avrà un impatto non solo sulla gestione delle sostanze chimiche delle attuali batterie a base di litio, ma anche sulle batterie post-litio e sulle future chimiche ancora sconosciute.
Temi e obiettivi
La tabella di marcia presenta tre temi di ricerca generali e sei aree di ricerca che sarà necessario indagare per creare le condizioni per lo sviluppo e la progettazione di batterie più sostenibili:
- Accelerazione della scoperta di interfacce e materiali per le batterie:
- BIG (Battery Interface Genome) e MAP (Materials Acceleration Platform). Due parti di un unico progetto volto a sviluppare modelli di apprendimento in grado di utilizzare in modo efficiente petabyte di dati a disposizione per stabilire il genoma dell’interfaccia della batteria e prevedere il modo in cui evolverà nello spazio e nel tempo. L’obiettivo è creare un percorso per la progettazione inversa dei futuri materiali e tecnologie delle batterie, sulla base della comprensione delle proprietà chimiche e fisiche nei sistemi di batterie
- Integrazione di funzionalità intelligenti:
- strumenti di rilevazione, che consentano di monitorarne il funzionamento e i parametri (temperatura, pressione, deformazione, impedenza e potenziale) per aumentarne l’affidabilità e la durata di vita
- autorigenerazione, per rendere la cella della batteria in grado di rilevare automaticamente i danni e di ripristinare la configurazione originale insieme alla sua funzionalità
- Aree trasversali:
- miglioramento della fabbricabilità delle singole celle, dei moduli di celle o dei battery packs
- riciclabilità. Lo sviluppo di tecnologie di smaltimento e riciclaggio delle batterie ad alta efficienza è essenziale per garantire la sostenibilità a lungo termine dell’economia delle batterie entro il 2030
Si tratta di un documento in divenire, passibile di modifiche agli obiettivi e di integrazione di nuove aree di ricerca man mano che l’iniziativa Battery 2030+ e la ricerca si evolvono nel tempo.
