C'è un rapido progresso nella tecnologia delle batterie mentre i ricercatori si sforzano di scoprire la prossima era di accumulo di energia sostenibile. La batteria ideale dovrebbe avere una lunga durata, una notevole capacità energetica e un processo di produzione semplificato. Tenendo presente questo, stanno sviluppando batterie agli ioni di sodio che possono rivoluzionare le energie rinnovabili. Il sale e la biomassa dell'industria forestale sono la materia prima per queste batterie.
I ricercatori di Università di Chalmers ha deciso di studiare le batterie agli ioni di sodio, che utilizzano sodio invece di litio. Nella loro ultima ricerca, hanno condotto una valutazione completa del ciclo di vita di queste batterie. Lo studio si è concentrato sull'analisi delle implicazioni ambientali e di risorse complessive delle batterie, a partire dall'estrazione delle materie prime fino alle fasi finali della produzione. Hanno scoperto che le batterie agli ioni di sodio hanno lo stesso impatto climatico delle batterie agli ioni di litio, ma senza il rischio di carenza di materie prime.
Riccardo Arvidsson, Professore associato di analisi dei sistemi ambientali presso Chalmers afferma, "Siamo giunti alla conclusione che le batterie agli ioni di sodio sono molto migliori delle batterie agli ioni di litio in termini di impatto sulla scarsità di risorse minerali, ed equivalenti in termini di impatto sul clima. A seconda dello scenario che si osserva, finiscono tra 60 e poco più 100 chilogrammi di equivalenti di anidride carbonica per kilowattora di capacità di accumulo di elettricità teorica, che è inferiore a quanto precedentemente riportato per questo tipo di batteria agli ioni di sodio. È chiaramente una tecnologia promettente."
Inoltre, i ricercatori hanno trovato diverse potenziali strategie per minimizzare ulteriormente l'impatto climatico, compreso lo sviluppo di un elettrolita più ecologico, che si è scoperto contribuire in modo significativo all'impatto complessivo della batteria.
Informazioni sullo studio
Questo studio analizza l'impatto ambientale e sulle risorse di due tipi di celle per batterie agli ioni di sodio. Considera l'intero ciclo di vita delle batterie, dall'estrazione delle materie prime alla produzione delle celle. Lo studio si concentra su un'unità funzionale di 1 kWh di capacità di accumulo di elettricità teorica a livello di cella. Entrambi i tipi di celle di batteria si basano principalmente su materie prime prontamente disponibili.
L'anodo è costituito da carbonio durevole derivato da lignina di origine biologica o da risorse fossili. Il catodo è composto da un miscela speciale chiamato bianco di Prussia, composto da sodio, ferro, carbonio e azoto. L'elettrolita comprende un sale sodico, appositamente progettato per una futura produzione estensiva. Sono stati esaminati due distinti mix di elettricità, insieme a due diversi tipi di metodi di allocazione per risorse ed emissioni.
- Uno in cui gli effetti ambientali e sulle risorse sono ripartiti tra i co-produttori in base alla massa
- Un altro metodo attribuisce tutto l'impatto al prodotto principale, ovvero la batteria agli ioni di sodio, insieme ai suoi componenti e materiali.
Necessità di batterie agli ioni di sodio
Il Prof. Rickard Arvidsson ha detto: “I materiali che utilizzeremo nelle batterie del futuro saranno importanti per poter passare alle energie rinnovabili e a una flotta di veicoli senza combustibili fossili”.
Secondo il Legge sulle materie prime critiche della Commissione europea, si prevede che la domanda di materiali critici per le batterie grezze aumenterà enormemente. Ciò è previsto poiché i paesi europei stanno rapidamente passando ai veicoli elettrici e ai sistemi di energia rinnovabile.
Le batterie agli ioni di sodio che possono rivoluzionare le energie rinnovabili, in quanto soddisfare le esigenze della transizione verde richiederà una maggiore produzione locale di batterie. Aumenterà anche la domanda di altre tecnologie innovative senza combustibili fossili e una fornitura costante di materie prime. Tuttavia, questa produzione pone un rischio significativo di interruzioni della fornitura a causa delle fonti limitate di materie prime.
"Le batterie agli ioni di litio stanno diventando una tecnologia dominante nel mondo e sono migliori per il clima rispetto alla tecnologia basata sui combustibili fossili, soprattutto quando si tratta di trasporti. Ma il litio rappresenta un collo di bottiglia. Non è possibile produrre batterie al litio allo stesso ritmo con cui si vogliono produrre auto elettriche e i depositi rischiano di esaurirsi a lungo termine. Inoltre, l'estrazione di componenti essenziali delle batterie, come il litio e il cobalto, è prevalentemente concentrata in località globali limitate. Questa concentrazione rappresenta una minaccia significativa per l'offerta complessiva", ha aggiunto il Prof. Rickard.
Fonte: Efficienza delle risorse e rispetto del clima con le batterie agli ioni di sodio
