Residui di batterie al litio immessi direttamente nell’impasto cementizio: è la strada esplorata da un gruppo di ricerca guidato da Akanshu Sharma, Amit H. Varma e Vilas G. Pol, che ha testato malte cementizie contenenti componenti di scarto da celle litio-ione per verificarne gli effetti sulla resistenza a compressione e sul bilancio di carbonio. Lo studio pilota, pubblicato su CivilEng (Vol. 7, Pages 7, doi: 10.3390/civileng7010007), firma di Gaurav Chobe, Ishaan Davariya, Dheeraj Waghmare, Shivam Sharma, Akanshu Sharma, Amit H. Varma e Vilas G. Pol, fotografa numeri che chi lavora in cantiere e in studio deve conoscere prima di immaginare analoghe soluzioni in ambito applicativo.
Il problema dello smaltimento delle celle litio-ione
Le batterie litio-ione sostengono la trazione elettrica, l’elettronica di consumo e lo stoccaggio di rete, e la crescita della domanda si riflette direttamente sui volumi di rifiuto generati a fine vita. Le vie di trattamento oggi disponibili presentano costi elevati, complessità operative e un dispendio energetico rilevante, con un bilancio ambientale complessivamente insostenibile. Da qui l’idea di valutare un percorso alternativo e scalabile: incorporare gli scarti di LIB direttamente nel conglomerato cementizio, trasformando un rifiuto difficoltoso in componente di un materiale da costruzione.
Il programma sperimentale sulle malte
La campagna di prove ha riguardato provini cubici di malta cementizia nei quali sono stati introdotti diversi componenti del rifiuto di batteria, in particolare la black mass, cioè la miscela di materiali attivi derivante dalla frantumazione delle celle, e i metalli vari in essa contenuti. Tutte le miscelle sono state dosate mantenendo identico il rapporto acqua/cemento, in modo da isolare l’effetto del materiale aggiunto rispetto alla matrice cementizia.
La resistenza a compressione è stata misurata a 3, 7, 14, 21 e 28 giorni dalla gettatura, con confronto sistematico tra le miscelle con scarto e la miscela di controllo priva di componenti LIB. Il quadro che emerge a 28 giorni è il seguente:
- black mass: calo del 35% nella resistenza a compressione rispetto al campione di riferimento;
- metalli vari: calo del 55% rispetto alla miscela di controllo.
Una riduzione della metà della resistenza non è un dettaglio trascurabile. Selezionare il componente di scarto e il suo dosaggio diventa quindi la variabile critica di progetto del materiale, ancora prima di discutere eventuali impieghi strutturali.
Carbonio incorporato e rapporto resistenza/emissioni
La seconda parte dello studio incrocia le prestazioni meccaniche con il profilo ambientale. Gli autori hanno condotto un caso studio su un provino di calcestruzzo contenente scarti LIB, stimando il carbonio incorporato (embodied carbon, EC) di ciascuna miscela e confrontando il rapporto tra resistenza e EC netto. Questo indicatore consente di leggere insieme due esigenze: disporre di una resistenza sufficiente per l’uso previsto e ridurre le emissioni associate al cemento.
L’approccio mobilita lo scarto della batteria in una direzione utile su due fronti: meno materiale in discarica e una diminuzione delle emissioni di CO2 legate al legante. Il risultato è un calcestruzzo impiegabile in elementi non strutturali e in applicazioni strutturali a bassa resistenza.
Cosa osservano progettisti e tecnici
Per il professionista, il messaggio operativo riguarda la selezione del campo di impiego. I dati indicano che la presenza di black mass e di metalli degrade sensibilmente la resistenza a compressione: nella pratica, questo indirizza il materiale verso prodotti non portanti, dove il contributo meccanico richiesto è limitato e il valore aggiunto sta nel recupero del rifiuto e nel bilancio di carbonio.
Rimane aperta, e i risultati preliminari non la chiudono, la questione della durabilità e del comportamento a lungo termine delle matrici contenenti metalli da batteria. Lo studio si colloca infatti come lavoro pilota: definisce un metodo di valutazione comparabile, basato su provini cubici a rapporto acqua/cemento costante e su controlli a più età, e fornisce un quadro quantitativo iniziale sul quale impostare eventuali sviluppi.
La direzione indicata, un upcycling selettivo dei rifiuti di batteria in materiali cementizi a basse prestazioni ma anche a basso impatto, merita attenzione in una prospettiva di economie circolari applicate al settore delle costruzioni.
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