7
ξ il settore "industriale e da autotrazione", nel quale le batterie
generalmente pesano più di 1 kg.
Nel 2002 sono circolate nella UE-15
2
1.207.260 tonnellate di batterie, di cui
158.270 t portatili, 859.500 t per autotrazione e 189.490 t di batterie industriali.
Il mercato delle batterie e
accumulatori in UE-15
13%
71%
16%
Batterie e accumulatori portatili
Batterie per autotrazione
Batterie e accumulatori industriali
Secondo uno schema di classificazione comunemente usato, le batterie possono
anche essere distinte in “primarie” (o “non ricaricabili”) e “secondarie” (o
“ricaricabili”): queste ultime vengono più propriamente definite “accumulatori”
Nell’ambito del settore “portatile”, oggetto della presente trattazione,
utilizzando questa distinzione riconosciamo due diversi tipi principali di
batterie e accumulatori:
ξ pile e batterie di uso corrente non ricaricabili, o “primarie” rappresentate
principalmente dalle comuni pile zinco-carbone e dalle pile alcaline al
2
Italia, Germania, Francia, Regno Unito, Irlanda, Belgio, Lussemburgo, Olanda, Danimarca, Grecia,
Spagna, Portogallo, Austria, Svezia e Finlandia
8
manganese, utilizzate normalmente nei giocattoli, nei dispositivi audio
portatili e non, nelle lampadine tascabili, negli orologi da tavolo e da
parete e nelle macchine fotografiche tradizionali; a queste si aggiungono
le pile a bottone (principalmente pile zinco-aria, all'ossido di argento,
all'ossido di manganese e pile al litio), utilizzate per dispositivi speciali,
quali apparecchi acustici, orologi e apparecchiature portatili di
dimensioni ridotte.
ξ batterie e accumulatori ricaricabili o “secondarie” (principalmente
batterie al nickel-cadmio, all'idruro di nickel metallico, litio-ion e batterie
a tenuta stagna al piombo) utilizzate in genere all'interno di telefoni
senza fili e cellulari, strumenti elettrici, apparecchi per l'illuminazione
d'emergenza, computer portatili ed elettrodomestici.
Il mercato
3
evidenzia una larga prevalenza di consumi indirizzati verso le
batterie portatili primarie (72%) e una più ristretta quota di mercato, pur se in
graduale ampliamento, per le batterie portatili secondarie (28%), nell’ambito del
quale circa il 25% rappresentato dalle batterie con tecnologia Ni-Cd.
Assortimento tipologico delle batterie
portatili
72%
7%
21%
Non ricaricabili Ricaricabili Ni-Cd Altre Ricaricabili
3
Anno 2002, UE-15
9
Una visione d’assieme può essere rappresentata nella sottostante tabella:
Tabella 1 - Tipologie di prodotto [3]
Utilizzazioni Tecnologia Impieghi Tipologia Dimensioni
Alcalino-
Manganese e
ZnC
Giocattoli, torce,
radio
Litio
Telecomandi,
apparecchi fotografici
Pile a bottone
con tecnologia
Zinco-aria,
ossido
d’argento,
ossido di
manganese, litio
Orologi da polso,
calcolatrici,
apparecchi acustici
Non ricaricabili
(primarie)
Nickel-Cadmio
(Ni-Cd)
Telefonia cordless,
luci di emergenza,
utensili elettrici
Nickel Metal
Hydride
(NIMH)
Telefonia cellulare e
cordless
Litio-ione
(Li-ion)
Telefonia cellulare, pc
palmari e notebooks
Domestiche e
professionali
Piombo-Acido Hobbistica
Ricaricabili
(secondarie)
Piccole
Auto e moto
Sistemi di allarme, di
back-up e per
telecomunicazioni
Piombo-Acido
Carrelli elevatori
Applicazioni
satellitari e
ferroviarie
Nickel-Cadmio
(Ni-Cd)
Veicoli elettrici
Industriali e da
autotrazione
Nickel Metal
Hydride
(NIMH)
Veicoli ibridi
Ricaricabili
(secondarie)
Grandi
10
Alla base della possibilità ricaricare la batteria vi sono differenti tecnologie di
prodotto e, conseguentemente, differenti metalli costituenti.
Una possibile classificazione che tenga conto di formato e tecnologia di
funzionamento è esposta di seguito:
Tabella 2 – Classificazione per tecnologia e formato [4]
Non ricaricabili Ricaricabili
Tecnologia
Formula o
sigla di
riconosci-
mento
Bottone Cilindrica Prismatica Bottone Cilindrica Prismatica
Lithium
manganese
dioxide
LiMnO2
9 9 9
Lithium
policarbon mono
fluoride
Li(CFx)n
9 9 9
Lithium thionyl
chloride
LiSOCl2
9
Zinco-alcalina
Zn-Alk
9 9 9
Zinco-aria
Zn-air
9 9
Zinco-Ossido
d’argento
ZnAgO
9
Zinco-Ossido di
mercurio
ZnHgO
9
Zinco-carbone
Zn-C
9 9
Nickel Cadmio
Ni-Cd
9 9 9
Nickel Metal
Hydride
NiMH
9 9 9
Piombo Acido
Pb Acid
9 9
Litio ione
Li-ion
9 9
11
Parte I - Le batterie, i metalli pesanti e l’ambiente
I-1. Le problematiche ambientali legate ai metalli pesanti contenuti nelle
batterie
Le batterie rappresentano una fonte essenziale di energia per la nostra società
ma, proprio a causa della loro massiccia diffusione, costituiscono un rischio
ambientale qualora – a fine vita - vengano smaltite in maniera non rispettosa
dell’ambiente.
La problematica [4] dello smaltimento improprio di batterie a accumulatori nel
flusso dei RSU non riguarda né il segmento”industriali” né il segmento “da
autotrazione” in quanto, in relazione all’elevato valore del materiale in esse
contenuto e per l’esistenza di validi strumenti legislativi e di modelli
organizzativi ormai collaudati, si può ritenere che il prodotto esausto affluisca
alla raccolta differenziata pressocché al 100%.
Diverso è il discorso relativamente al segmento “portatile” per il quale l’assenza
di incentivi economici verso chi contribuisce alla raccolta differenziata, la
mancanza di una adeguata informazione circa i rischi ambientali di uno
smaltimento improprio e la facilità di stoccaggio in ambiente domestico hanno
sino ad ora portato ad un massiccio afflusso di questo prodotto, quando
esausto, nei Rifiuti Solidi Urbani (RSU)
4
.
Si stima che nel 2002 nella UE-15 siano confluiti alle discariche o
all’incenerimento 72.155 tonnellate di batterie e accumulatori portatili, pari al
45,5% delle vendite di quell’anno [3].
I maggiori rischi per l’ambiente conseguenti a questo comportamento sono
legati al contenuto in mercurio, piombo e cadmio che caratterizzano molte
tipologie di pile ed accumulatori;
4
Nel proseguo della trattazione, sarà generalmente utilizzato l’acronimo RSU
12
Il mercurio, nonostante sia stato oggetto di interventi normativi atti a ridurne la
sua presenza nelle pile
5
, è ancora presente in articoli che beneficiano di
deroghe, in prodotti introdotti sul mercato prima dell’entrata in vigore delle
restrizioni, nonché nelle elevate quantità di pile al mercurio ancora conservate
in ambiente domestico
6
Relativamente al cadmio, si sottolinea che circa la metà (circa 2.700 t/anno) del
metallo prodotto annualmente nell’Europa comunitaria viene destinato alla
produzione di pile al Nickel-Cadmio.
Di questa quota, i ¾ sono utilizzati in pile e accumulatori portatili, ¼ trova
invece impiego in pile e accumulatori industriali al Ni-Cd.
Per quanto riguarda il piombo, si ritiene che circa il 73% della produzione
mondiale di piombo venga utilizzata nella produzione di batterie e
accumulatori per autoveicoli [2].
5
Le disposizioni contenute nella direttiva 91/157/CEE, prevedono che il mercurio venga ammesso solo in
percentuali molto ridotte e per usi particolari, segnatamente nelle pile a bottone.
6
L'EBRA (European Battery Recycling Association) stima che occorreranno almeno 10 anni
dall’introduzione dei divieti prima che i consumatori si liberino di tutte le vecchie pile contenenti
mercurio. Dato che la commercializzazione di pile contenenti oltre 5 ppm di mercurio è stata sospesa nel
2000, l'EBRA stima che la scomparsa di tali pile dal flusso di rifiuti non si verificherà prima del 2010.
13
In tabella si riportano i principali effetti riconosciuti a tali elementi.
Tabella 3 – Principali effetti riconosciuti ad alcuni metalli pesanti [2]
Effetti
Elemento €
Effetti ambientali Effetti sulla salute umana
Mercurio
Tossico per gli organismi
acquatici
Possibili effetti di lungo
termine sull’ambiente
acquatico con ingresso nella
catena alimentare
Tossico per inalazione
Potenziali effetti di accumulo con danni
principalmente al sistema nervoso
Cadmio
Possibili effetti di lungo
termine sull’ambiente
acquatico
Tossico-nocivo per inalazione, contatto e
ingestione
Tossico (danno renale, osseo, ematico,
riproduttivo)
Mutageno
Carcinogenico (principalmente cancro
polmonare)
Piombo
Altamente tossico per
l’ambiente
Possibili effetti di lungo
termine sull’ambiente
acquatico
Nocivo per inalazione
Possibile danno riproduttivo
Possibile danno fetale
Potenziali effetti di accumulo sul sistema
nervoso centrale e sul sistema
circolatorio
In virtù del contenuto di tali elementi chimici, la decisione della Commissione
2000/532/CE del 3 maggio 2000 [5] ha suddiviso le batterie in due categorie,
considerando “rifiuti pericolosi” quelle contenenti piombo, mercurio o le Ni-Cd
e “rifiuti non pericolosi” le altre.
14
Piombo, mercurio e cadmio non sono tuttavia gli unici metalli utilizzati nelle
batterie; troviamo infatti presenti anche altri elementi quali zinco, rame,
manganese, litio e nickel che possono costituire un rischio ambientale quando
accumulati nell’ambiente a seguito di incenerimento o smaltimento in discarica.
La presenza dei diversi elementi nelle principali tipologie di batterie è riportata
in tabella:
Tabella 4 – Principali elementi (percentuali in peso) di alcune tipologie di
batterie, secondo diverse fonti [3] [4]
Contenuto % di
metalli
Tecnologia
€
Hg Cd Pb Zn Ni Mn Fe Co Li
ZnC
0,0005
0,0070
0,15
max 0,2
35
20-25
19,4
18 21
ZnAlcalino-
Manganese
0,0013 0,0074
0,04
35
17
14,9
28 28
Portatili al Litio
(Li-ion)
12-15 10-15 4,7-25 12-20 3
Pile a bottone 2
Portatili al
Nickel-Cadmio
(Ni-Cd)
15-20
15
13,8
14-20
0,06
15-20
20-24
22
16-21
0,083 29-40 0,6
Portatili al
Nickel Metal
Hydride (NIMH)
25-46
40
35
30-42
0,81-3,0 20-25 1,0-4,5
Piombo-Acido
65-70
58
65
15
In aggiunta, va sottolineato che batterie e accumulatori contengono anche
sostanze corrosive acide o basiche che possono costituire da sole un danno
ambientale o potenziare gli effetti di altri inquinanti.
Allo scopo di tutelare l’ambiente dalla fonte di rischio rappresentata da
mercurio, cadmio e piombo, nel 1991 venne emanata la direttiva 91/157/CEE il
cui scopo principale era quello di vietare la commercializzazione di pile
contenenti livelli di metalli pesanti superiori ai limiti prefissati e di imporre una
raccolta differenziata per tutte le pile che contenevano questi elementi.
16
I-2. Il contributo fornito dalle batterie esauste al flusso di metalli nei RSU
Il ciclo di vita delle batterie primarie o secondarie può essere suddiviso in
cinque fasi principali [6]:
1. produzione;
2. installazione in apparecchiature alimentate a batterie;
3. utilizzo, gestione e (eventuale) ricarica da parte degli utilizzatori finali;
4. raccolta, trattamento e ricicaggio;
5. smaltimento.
Come affermato in precedenza, laddove non esiste un efficace sistema di
raccolta differenziata e di riciclaggio, il destino delle batterie e accumulatori
portatili è quello di finire nel flusso dei Rifiuti Solidi Urbani e, di qui nelle
discariche o negli inceneritori.
Qualora le batterie siano classificate come “pericolose” in relazione ai metalli in
esse contenuti, si crea il problema di valutare il rischio di emissioni ambientali
connesso con le diverse fasi.
Nell’ambito del ciclo di vita sopra descritto, batterie e accumulatori portatili
hanno durante la “fase di produzione” un rischio adeguatamente conosciuto e
comunque contenuto.
Anche durante le fasi di “installazione”,“utilizzo” e “raccolta” esiste una
ridottissima rischiosità potenziale di emissione di metalli pesanti nell’ambiente,
così come contenuto è il rischio di emissione che caratterizza la “fase di
riciclaggio” del prodotto affluente da raccolta differenziata.
Al contrario, il rischio appare rilevante nella “fase post-consumo” se il prodotto
viene impropriamente smaltito nel flusso dei RSU anziché raccolto
separatamente.
17
Un recente studio [4]
7
, condotto in Paesi laddove esistono collaudati modelli di
raccolta differenziata (Austria, Belgio, Svezia, Olanda, Francia e Germania) ha
focalizzato l’attenzione sulla presenza di batterie esauste nei RSU e stimato il
contributo di questa quota alle emissioni ambientali di metalli pesanti [7] [8] [9].
Sulla base di tali risultati è stato poi stimato il valore di questa stessa variabile
per quei Paesi (la maggioranza dei Paesi UE-15 e la totalità dei nuovi Paesi
membri dell’UE-25) laddove un sistema di raccolta differenziata non esiste o
risulta scarsamente efficace.
Considerato l’ammontare di RSU prodotti annualmente in UE-15, pari a 157,2
milioni di tonnellate (corrispondenti a 110 milioni di tonnellate di peso secco)
8
,
il quantitativo di metalli pesanti apportati con questo flusso appare rilevante e
quantificabile come riassunto in tabella
Tabella 5 – Quantitativi di alcuni metalli nei RSU
Quantità di metalli contenuti nei RSU
(g/tonnellata di peso secco)
Corrispondenti apporti di
metalli attraverso i RSU in
UE-15 (tonnellate)
Quantità
Elemento
€
Valore min-
max da
campiona-
mento (*)
Valore
medio da
campiona-
menti
Valore
peggiore
(90°
percentile)
Valore
medio da
campiona-
menti
Valore
peggiore
(90°
percentile)
Cadmio 0,3-12 6,2 10 682 1.100
Nickel 12-159 69 100 7.590 11.000
Piombo 200-800 550 777 42.735 85.500
Zinco 710-2.677 1.200 1.900 132.000 209.000
(*) alcune stime non comprendono la frazione rappresentata dalle batterie
7
Lo studio [4] è reso possibile grazie alle informazioni derivanti dagli EU-Risk Assessment Reports (RAR)
condotti su vari metalli quali piombo, zinco, cadmio e nickel [7] [8] [9]
8
Si veda in proposito il paragrafo III-1
18
La quantificazione della quota che risulta direttamente riconducibile allo
smaltimento di batterie e accumulatori nei RSU è stata oggetto di numerose
indagini, i cui risultati (ottenuti in maniera diretta attraverso campionamenti e
analisi dettagliata sui flussi di RSU ed in maniera indiretta attraverso l’analisi
dei residui di incenerimento) hanno permesso di evidenziare le presenze
riassunte in tabella:
Tabella 6 – Tipologie e quantità di batterie presenti nei RSU
Tipologia di batterie
presenti nei RSU
Tecnologia
Grammi per tonnellata
di RSU umido
ZnC 105-170
Non Ricaricabili
Zn Alcalina Manganese 105-170
Ni-Cd 2-9
NiMH 0,1-0,3Ricaricabili
Piombo/Acido 3,7
Tenuto conto del relativo contenuto medio di acqua e di metalli
9
che
contraddistingue le batterie primarie e secondarie, esposto in Tabella 7, è
possibile calcolare il contributo di batterie e accumulatori usati al livello di
metalli nei RSU, esposto in Tabella 8.
9
Ricordiamo che anche le batterie ZnC e ZnAlk contengono piombo (e, quelle prodotte in passato, anche
mercurio e cadmio) ma nelle percentuali minime già esposte in Tabella 4.
19
Tabella 7 – Contenuto medio di acqua e dei principali metalli in alcuni tipi di
batterie
Tipologia di
batterie pre-
senti nei RSU
Tecnologia %H2O % Cd % Ni % Pb % Zn
ZnC 5 21,5
Non
Ricaricabili
Zn Alcalina
Manganese
5 16
Ni-Cd 5 13,8 22
NiMH 8 37 Ricaricabili
Piombo/Acido 10 58
Tabella 8 – Contributo di batterie e accumulatori ai metalli nei RSU
Quantità e
incidenze
Elemento
€
Quantità di metalli
contenuti nei RSU
(g/tonnellata di
peso secco)
apportati da
batterie e
accumulatori
Incidenza percentuale
del quantitativo
massimo sul valore al
90° percentile
di Tabella 5
Incidenza
percentuale del
quantitativo medio
sul valore medio di
Tabella 5
Cadmio
0,4-1,7
(media 1,05)
1,7 : 10 17,0% 1,05 : 6,2 16,9%
Nickel
0,6-2,7 da Ni-Cd +
0,05-0,15 da NiMH
(media 1,75)
2,85 : 100 2,85% 1,75 : 69 2,53%
Piombo 2,8 2,8 : 777 0,36% 2,8 : 550 0,51%
Zinco
24-39
(media 31,5)
39 : 1900 2,05% 31,5 : 1200 2,63%
Altri studi, condotti con campionamenti su quantitativi di RSU di minore entità,
evidenziano punte massime di cadmio di 4,3 g/t RSU secco, con un valore di
rilevanza statistica nel range 0,9-2,5 g/t.
20
Similmente, il dato relativo allo zinco evidenzia un valore massimo di 86 g/t
RSU secco.
Come ricordato in precedenza, i dati relativi alla presenza di batterie nei RSU
(dai quali derivano tutte le successive analisi esposte qui di seguito) si
riferiscono a valutazioni condotte in Paesi dove esistono efficiaci sistemi di
raccolta differenziata: si stima che in altri Paesi, che sono la maggioranza dei
Paesi UE-15 e la totalità dei nuovi aderenti un UE-25, tali valori vadano
sensibilmente aumentati e, segnatamente per cadmio e zinco, vadano
moltiplicati rispettivamente per 3,6 e 3,7 per ottenere un valore stimato
sufficientemente descrittivo di tali realtà.
Ne deriva una proiezione significativa: da questi dati emergerebbe che, laddove
non esistono adeguati sistemi di raccolta e riciclaggio, oltre il 42% del cadmio
10
e oltre il 9% dello zinco
11
rintracciabili nei RSU sono riconducibili allo
smaltimento improprio di batterie e accumulatori usati.
Una ulteriore serie di considerazioni va inoltre espressa: i dati utilizzati per
stimare questo contributo derivano da studi svolti principalmente nel periodo
1985-1995.
La diffusione delle batterie ricaricabili in UE-15 è invece un fenomeno
abbastanza recente e certamente successivo al picco di produzione mondiale di
cadmio (e di vendite di batterie Ni-Cd) registrato nel 1997 (si veda in proposito
il paragrafo III-6) [1].
10
(1,05 x 3,6) / [(1,05 x 3,6) + (6,2 – 1,05)] = 0,42
11
(31,5 x 3,7) / [(31,5 x 3,7) + (1200-31,5)] = 0,09
Ricevi informazioni sui nostri servizi, sulle offerte e non perdere news e consigli su università e lavoro.
