Batterie agli ioni di litio responsabili dell'inquinamento da PFAS: cosa significa

Le batterie agli ioni di litio sono onnipresenti nei dispositivi elettronici, nei veicoli elettrici (EV) e nei sistemi di stoccaggio delle energie rinnovabili. Svolgono un ruolo cruciale nella promozione dell’energia pulita perché in qualche modo essa deve essere immagazzinata per poter essere riutilizzata al bisogno. Tuttavia, uno studio pubblicato nella rivista scientifica Nature fa presente che queste batterie rappresentano una severa fonte di contaminazione da PFAS del suolo, delle acque e degli alimenti.

Si chiamano PFAS (sostanze alchiliche perfluorurate e polifluorurate) i composti organici del fluoro in cui diversi atomi di fluoro sono legati a una catena alchilica. Sono stati utilizzati per decenni in vari prodotti al fine di aumentare la resistenza al calore e ai prodotti chimici. Le PFAS sono difficili da decomporre e persistono nell’ambiente per lunghi periodi, causando rischi per la salute e diventando un problema sociale di rilevanza globale. A fine 2022 3M comunicò l’accantonamento di tutte le lavorazioni basate su PFAS ma sono tanti i prodotti che utilizzano questi composti, noti anche come sostanze chimiche eterne.

Lo studio sulla contaminazione da PFAS punta il dito contro le batterie agli ioni di litio

Un team di ricerca della Texas Tech University, della Duke University e di altre istituzioni ha studiato un tipo di PFAS chiamato bis-perfluoroalkyl sulfonimide (bis-FASI). Si tratta dei composti utilizzati come elettroliti e leganti nelle batterie agli ioni di litio.

Quando il team ha analizzato campioni provenienti da impianti di produzione di bis-FASIs negli USA, in Belgio e in Francia, ha scoperto che la concentrazione di bis-FASI nel suolo, nei sedimenti, nell’acqua e nella neve raggiungeva 1 ppb (una parte per miliardo). Le normative stabilite dall’Agenzia per la Protezione Ambientale statunitense (EPA) nell’aprile 2024 fissano il limite massimo per la concentrazione delle cinque principali PFAS nell’acqua potabile tra 1 e 4 ppt (parti per trilione): il valore di 1 ppb è ordini di grandezza superiore a questi limiti.

Le batterie al litio contengono composti pericolosi: il problema è generalizzato

Il team di ricerca ha testato 17 tipi di batterie agli ioni di litio utilizzate nei notebook, smartphone, tablet, veicoli elettrici e così via. La presenza di bis-FASI è stata rilevata in 11 esemplari.

Poiché si stima che solo il 5% delle batterie agli ioni di litio sia effettivamente e correttamente riciclato, gli studiosi accademici hanno voluto esaminare anche campioni di percolato prelevati da diverse discariche nel sud-est degli USA. I risultati hanno mostrato concentrazioni di bis-FASIs vicine a 1 ppb nel percolato.

Test di tossicità hanno dimostrato che concentrazioni di bis-FASI simili a quelle trovate nei campioni possono alterare il comportamento e i processi metabolici degli organismi acquatici.  L’unica nota positiva è che gli attuali metodi basati su carboni attivi granulari e scambiatori di ioni permettono di rimuovere dall’acqua sia PFAS che bis-FASI.

Conclusioni e prospettive future

Le batterie agli ioni di litio rivestono ancora oggi un ruolo centrale ma è fondamentale affrontare i problemi emergenti derivanti dalla contaminazione da PFAS. È necessario un approccio che includa la regolamentazione, il miglioramento delle tecnologie di riciclo e lo sviluppo di alternative più sicure rispetto ai materiali contenenti PFAS. Solo così sarà possibile fare in modo che la transizione verso un’energia pulita non comprometta la salute dell’ambiente e delle persone.

Poiché le batterie diventeranno molto più economiche, gli esperti sottolineano che saranno sempre più diffuse. Ad esempio, Auke Hoekstra sostiene che tra appena qualche anno installeremo batterie stazionarie (accumulatori) ovunque, con una capacità di stoccaggio globale dell’energia che passerà dai 2410 GWh del 2023 ai 62000 GWh nel 2030.

Jennifer Guelfo, autrice principale dello studio e docente di ingegneria ambientale presso la Texas Tech University, sottolinea che “sebbene sia importante ridurre le emissioni di carbonio attraverso innovazioni tecnologiche come i veicoli elettrici, l’adozione crescente di batterie non dovrebbe comportare l’effetto collaterale di aumentare la contaminazione da PFAS“.