Le batterie per veicoli elettrici realizzate con i noduli di profondità riducono drasticamente il carbonio
I noduli sottomarini possono diminuire gli impatti dei cambiamenti climatici rispetto ai minerali terrestri
[21 Settembre 2020]
Mentre il mondo inizia davvero a sostituire i combustibili fossili con fonti di energia rinnovabili, il nuovo studio “Life Cycle Climate Change Impacts of Producing Battery Metals from Land Ores versus Deep-Sea Polymetallic Nodules”, pubblicato sul Journal of Cleaner Production da un team di ricercatori statunitensi, canadesi e australiani dimostra che «Le rocce polimetalliche che si trovano sul fondo dell’oceano profondo possono fornire centinaia di milioni di tonnellate di metalli importanti per le batterie per immagazzinare energia ed alimentare veicoli elettrici (EV) con un impatto molto minore sul clima rispetto all’estrazione degli stessi metalli dal terreno».
Lo studio è una valutazione comparativa del ciclo di vita delle fonti dei metalli che servono a realizzare le batterie EV, quantificando le emissioni dirette e i danni ai servizi di stoccaggio del carbonio realizzati nell’estrazione, lavorazione e raffinazione dei metalli per le batterie.
L’intensità delle emissioni di carbonio della produzione di metalli come il nichel ha portato a un crescente interesse per le fonti di metalli a basso tenore di carbonio e un recente appello di Elon Musk di Tesla ha promesso «un contratto gigantesco» per l’estrazione del nichel «in modo efficiente e rispettoso dell’ambiente». Tesla e Polestar capeggiano un movimento per la trasparenza in tutta l’industria automobilistica perché riveli l’impronta di carbonio durante tutta la durata di vita delle loro auto. Il nuovo studio va oltre la semplice considerazione delle emissioni di carbonio derivanti dalla produzione per esaminare l’impatto dei servizi ecosistemici di sequestro del carbonio causato dai cambiamenti nell’utilizzo del terreno e del fondale marino per produrre metalli per le batterie.
Lo studio parte da uno scenario di crescita della domanda di nichel, cobalto, manganese e rame «per realizzare un miliardo di batterie EV da 75KWh con una chimica catodica di NMC 811 (80% nichel, 10% manganese, 10% cobalto)». Quindi confronta gli impatti del cambiamento climatico della fornitura di questi quattro metalli da due fonti: minerali convenzionali scavati a terra e rocce polimetalliche con alte concentrazioni dei 4 metalli , trovati in noduli sul fondo del mare a 4 – 6 km di profondità.
La principale autrice dello studio, Daina Paulikas del Center for minerals, materials and society dell’università del Delaware, spiega: «Volevamo valutare come la produzione di metalli utilizzando minerali terrestri o noduli polimetallici possa contribuire al cambiamento climatico. Guardando dall’estrazione alla lavorazione e raffinazione, abbiamo quantificato tre indicatori per ciascun tipo di minerale: emissioni dirette e indirette di anidride carbonica equivalente, disturbo dei depositi di carbonio stoccati esistenti e interruzione dei futuri servizi di sequestro del carbonio. Questi tre indicatori hanno un impatto diretto sul restante bilancio globale del carbonio per rimanere al di sotto del riscaldamento di 1,5° C».
Lo studio ha scoperto che «La produzione di metalli per batterie dai noduli può ridurre le emissioni umane attive di CO2 e del 70 – 75%, il carbonio stoccato a rischio del 94% e l’interruzione dei servizi di sequestro del carbonio dell’88%».
La Paulikas sottolinea che «I minatori terrestri sono ostacolati da problemi come il calo della gradazione dei minerali, poiché concentrazioni inferiori di metallo comportano maggiori richieste di energia, materiali e superficie per produrre la stessa quantità di metallo. Inoltre, la raccolta di noduli ha un’impronta relativamente bassa di energia, suolo e rifiuti rispetto all’estrazione a terra. Quando si tratta di emissioni, anche quando ipotizziamo una completa eliminazione dell’uso del carbone dalle reti elettriche che alimentano miniere e impianti terrestri, il nostro modello mostra che la produzione di metallo da noduli polimetallici di alta qualità produce ancora un vantaggio del 70%».
Un altro autore dello studio, Steven Katona, biologo marino del College of the Atlantic e co-fondatore dell’Ocean Health Index, aggiunge che «Quello che accade agli stoccaggi di carbonio sulla terra e sul fondo marino utilizzati per la produzione di metallo è un’altra grande parte della storia dell’impatto climatico. Sulla terra, il carbonio è immagazzinato nella vegetazione, nel suolo e nei detriti. Sul fondo del mare, il carbonio viene immagazzinato nei sedimenti e nell’acqua di mare. La produzione di metalli per un miliardo di veicoli elettrici da minerali terrestri distruggerebbe 156.000 km2 di terreno e 2.100 km2 di fondale marino per lo smaltimento degli sterili in alto mare. La produzione della stessa quantità dai noduli distruggerebbe 508.000 km2 del fondo marino durante la raccolta dei noduli e 9.800 km2 di terreno durante la lavorazione metallurgica. Nonostante la perturbazione di un’area più ampia del fondo marino, la produzione di metallo dai noduli causerebbe molto meno interruzione dello stoccaggio di carbonio. Questo perché i sedimenti del fondo marino immagazzinano 15 volte meno carbonio per km2 rispetto a un bioma terrestre medio e non esiste un meccanismo noto che permetta ai sedimenti del fondo marino di risalire in superficie e influire sul carbonio atmosferico. Al contrario, l’estrazione a terra richiede l’abbattimento di foreste, di altra vegetazione e terreno per accedere al minerale, immagazzinare rifiuti e costruire infrastrutture. Nel processo, perdiamo il carbonio immagazzinato e interrompiamo i servizi di sequestro del carbonio per tutto il tempo in cui la terra rimane in uso, il che può arrivare fino a 30 – 100 anni».
I ricercatori hanno scoperto che i noduli polimetallici potrebbero fornire metalli per un miliardo di batterie EV con fino a 11,6 Gt in meno di CO2 rispetto alle fonti terrestri. Un risparmio potenziale significativo, dato il budget di carbonio di soli 235 Gt che ci resta per avere una probabilità del 66% di rimanere a 1,5° C di riscaldamento globale.
La Paulikas aggiunge: «Ci auguriamo che questo lavoro spinga gli altri a immergersi più a fondo nell’analisi della catena di approvvigionamento per la transizione verso l’energia pulita e, in particolare, a prestare attenzione agli impatti della produzione di minerali critici come quelli che abbiamo studiato. Dato il previsto aumento del 500% del fabbisogno di minerali per le tecnologie pulite, penso che abbiamo la responsabilità condivisa di assumere una visione planetaria e riflettere su tutti gli aspetti della produzione di minerali per garantire che questa transizione ad alta intensità di risorse non esacerbi il cambiamento climatico».
L’attenzione dei ricercatori sugli impatti dei cambiamenti climatici si basa su uno studio più ampio, “Where Should Metals For the Green Transition Come From?” che mette a confronto una serie di impatti sociali e ambientali che è stato commissionato da DeepGreen Metals, una compagnia che cerca di raccogliere rocce polimetalliche per fornire veicoli elettrici con un sistema abilitato alla blockchain per noleggiare e riutilizzare i materiali delle batterie.
Gerard Barron, presidente e CEO di DeepGreen Metals, conclude: «Questo studio peer-reviewed mostra i vantaggi intrinseci delle rocce del fondo marino quando si tratta di impatti dei cambiamenti climatici. La risorsa stessa ci offre un vantaggio significativo sulle miniere terrestri, ma essere low-carbon non è sufficiente. Stiamo lavorando per eliminare il carbonio dall’atmosfera, non per aggiungerlo. Useremo l’energia idroelettrica a terra; stiamo esplorando gli elettrocarburanti per alimentare le operazioni offshore e utilizzando apparecchiature elettriche e riducenti carbon-negative nella lavorazione metallurgica. Se mattiamo tutto insieme, abbiamo la possibilità di portare i metalli carbon-negative sul mercato».