Le tecnologie di accumulo elettrochimico di energia o meglio definite come batterie, utilizzate nel settore automotive, stanno attraversando una completa transizione nel produrre energia elettrica. Per accelerare tale transizione energetica il fabbisogno di certi elementi chimici è strettamente in crescita. La neutralità climatica sarà raggiunta nel 2050 solo se si dispongono di risorse sufficienti come litio, rame, alluminio, manganese e terre rare.
A tal proposito è stato adottato di recente dall’Unione Europea il Critical Raw Material Act proprio per fronteggiare e diversificare questo incremento di materie prime rispettando comunque il net zero emission e rafforzando la circolarità economica.
I minerali risultano maggiormente impiegati nella produzione di batterie per le macchine elettriche. Le batterie sono dotate di elementi chimici molti differenti tra di loro e in percentuali diversa che partecipano agli scambi elettrochimici; il suo costo dipende molto dalla composizione mineralogica e dalla sua capacità di immagazzinamento di energia espressa in Kilowattora.
Una volta estratti i minerali (esempio Fig.1-Fig.2) necessari vengono sottoposti ad un trattamento al fine di ottenere un materiale attivo per la creazione di elettrodi, collocati all’interno di celle, dove accumulano energia. La batteria non è altro che un insieme di celle connesse tra loro con composizione mineralogiche variabili.
I minerali sono sostanze che si presentano allo stato solido e si formano grazie a processi chimico-fisici e presentano una propria configurazione chimica. In un minerale è importante conoscere il suo abito cristallino, colore, lucentezza, sfaldatura, durezza e peso specifico. Esistono diversi tipi di minerali, e sulla base del legame chimico si classificano in Carbonati, Ossidi, Silicati, Solfuri, Solfati, Alogenuri ed elementi nativi.
La formazione di ogni specie mineralogica dipende dalle condizioni di pressione, temperatura e da altri elementi come il potenziale ossido-riduzione presenti all’interno della crosta terrestre. Queste sono caratteristiche essenziali per la scelta della tipologia di batteria da realizzare sfruttando al massimo il potenziale elettro-attivo del materiale.
Esistono in commercio diverse tipologie di batterie, come NMC, sono composte da Nichel, Manganese e Cobalto, le batterie litio e manganese o litio-zolfo e batterie al Nichel, Cobalto e Alluminio. Tutte queste presentano minerali con diversa struttura cristallina e ripartita tra anodo e catodo in proporzioni diverse.
Il litio per esempio è un metallo di eccellenza utilizzato nelle batterie ed è tuttavia facilmente trovabile in natura e la sua quantità dipende molto dalla dimensione e geometria della cella che costituisce la batteria stessa. Questo metallo si ricava dallo Spodumene, ovvero un minerale silicatico a catena singola di Litio e Alluminio.
Il manganese, invece, è un metallo di transizione che è prodotto principalmente dalla Pirosulite, un minerale costituito dal biossido di Manganese ed è anch’esso utilizzato per immagazzinare energia; l’alluminio si ricava invece dai giacimenti di Bauxite. Esistono, tuttavia, diversi elementi alternativi promettenti, ovviamente è necessario uno studio geologico approfondito.
Lo sfruttamento delle risorse è basato sulla conoscenza geologica-strutturale locale. La consulenza geologica nella fase di estrazione mineraria è di estrema importanza e non può essere sottovalutata al fine di indentificare i depositi minerari e per la scelta delle metodologie di estrazione più vantaggiose sia dal punto di vista sostenibile, ambientale e tecnico. I piani di coltivazione di cave e miniere, vengono stabiliti dal geologo sulla base delle caratteristiche del deposito minerario di interesse.
La componente chimica-mineralogica rappresenta il cuore pulsante delle batterie per le auto elettriche anche se il mercato dell’automotive, in Europa, sta affrontando, tutt’ora, una leggera crisi nella vendita di auto elettriche (come ad esempio la casa automobilistica Stellantis), a causa di mancati incentivi, dazi e concorrenza dei paesi Asiatici. Basti osservare il trend economico-finanziario dell’azienda di Mirafiori ove in un solo anno ha perso circa il 24% della quotazione sull’indice FTSE MIB di Milano. Questo potrebbe rappresentare soltanto una fase ciclica con nuove probabili impennate a partire dal 2025-2026 e in ogni caso bisognerà essere pronti a soddisfare le esigenze del mercato geo-minerario con nuovi possibili investimenti.
Fabrizio Filipello
