Addio sostanze chimiche eterne nelle batterie per auto?

La transizione verso la mobilità elettrica sta accelerando a ritmi vertiginosi, ma dietro l'immagine pulita dei veicoli a batteria si nasconde una preoccupante realtà ambientale raramente discussa. I componenti che alimentano le auto elettriche contengono sostanze chimiche persistenti potenzialmente dannose per l'ecosistema e la salute umana. Mentre l'industria automobilistica continua a investire miliardi nello sviluppo di veicoli elettrici, un team di ricercatori dell'Università di Chicago sta affrontando il problema alla radice, ripensando completamente la composizione chimica delle batterie per eliminare i composti più pericolosi senza compromettere le prestazioni.

La domanda globale di batterie agli ioni di litio è destinata a crescere esponenzialmente, passando da 700 gigawattora nel 2022 a ben 4,7 terawattora entro il 2030, secondo le stime di McKinsey & Company. Questa esplosione non riguarda solo i veicoli elettrici, ma coinvolge applicazioni sempre più diversificate: dagli elettrodomestici ai droni, fino ai sistemi di stoccaggio energetico su larga scala. Tuttavia, con l'aumentare della produzione, cresce anche il rischio legato al fine vita di questi dispositivi.

Il problema centrale risiede nella presenza di sostanze PFAS (composti per- e polifluoroalchilici) all'interno delle batterie. Questi composti chimici persistenti, comunemente chiamati "forever chemicals", sono utilizzati sia nel catodo che nell'elettrolita delle batterie agli ioni di litio per garantirne la stabilità strutturale. Gli stessi composti sono presenti in innumerevoli prodotti di consumo quotidiano, dalle padelle antiaderenti ai tessuti impermeabili, e rappresentano una minaccia ambientale significativa proprio per la loro incredibile resistenza alla degradazione naturale.

Il team guidato dal professor Chibueze Amanchukwu della UChicago Pritzker School of Molecular Engineering ha deciso di affrontare il problema con un approccio radicale: riprogettare completamente la batteria eliminando i PFAS. "Stiamo chiedendo sempre di più alle nostre batterie. Vogliamo prestazioni a basse temperature, prestazioni a alte temperature, ricarica rapida, batterie al litio metallico. Queste sono le cose che pretendiamo come consumatori", ha spiegato Amanchukwu in un articolo pubblicato sul blog dell'università.

I ricercatori hanno sviluppato un "solvente non fluorurato" speciale per l'elettrolita, completamente privo di PFAS. La sfida più grande, tuttavia, non era semplicemente l'eliminazione di questi composti, ma dimostrare che una batteria priva di PFAS potesse offrire prestazioni pari o superiori a quelle convenzionali. Le celle senza PFAS hanno dimostrato un migliore accoppiamento ionico, rendendole più dense dal punto di vista energetico. Hanno mostrato inoltre maggiore resistenza alle temperature estreme, con cicli di carica/scarica stabili da 15°C fino a -40°C. Particolarmente significativo è il miglioramento nella ritenzione della capacità, che si traduce non solo in una maggiore durata della batteria, ma anche in prestazioni costanti nel lungo periodo.

Sebbene queste batterie siano ancora in fase di sperimentazione in laboratorio e lontane dalla produzione di massa, lo studio dimostra che le preoccupazioni ambientali legate alle batterie per veicoli elettrici possono essere affrontate già nella fase di progettazione, invece che come problema da gestire a posteriori. L'urgenza di trovare soluzioni è evidente. Entro la fine del decennio, milioni di batterie per veicoli elettrici a fine vita entreranno nelle fasi di riciclaggio o saranno destinate a seconde applicazioni. Se non gestite correttamente, il rischio di contaminazione ambientale è enorme. I PFAS sono stati collegati a gravi rischi per la salute, inclusi effetti sullo sviluppo dei bambini e problemi riproduttivi nelle donne, secondo l'Agenzia per la Protezione Ambientale americana.

Attualmente, il movimento globale dei veicoli elettrici sembra aver adottato l'approccio "muoviti velocemente e rompi le cose" tipico delle aziende tecnologiche della Silicon Valley. La priorità è arrivare primi sul mercato, rimandando la risoluzione dei potenziali danni che le batterie potrebbero causare negli anni o nei decenni successivi. Con normative più severe e soluzioni innovative come quella proposta dai ricercatori di Chicago, i futuri sviluppi nel campo delle batterie potrebbero seguire un approccio più cauto ed ecologico, allineando veramente la mobilità elettrica con i principi di sostenibilità ambientale.