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Introduzione
Chiamato “Oro Bianco”, il litio è un metallo estremamente prezioso, usato per
realizzare le batterie ricaricabili di cellulari, tablet e macchine elettriche. Non è un
caso che uno dei Premi Nobel per la Chimica più recenti sia andato proprio a John
Goodenough, Stanley Whittingham ed Akira Yoshino, i ricercatori a cui è stato
riconosciuto il merito di aver inventato le batterie agli ioni di litio. Oggi la domanda
del prodotto è molto alta e il mercato abbraccia diversi paesi asiatici ed europei. La
tesi di laurea si occupa di comprendere la geopolitica in attuale evoluzione che ruota
attorno a questo elemento cruciale per la transizione verde e per la creazione di
sistemi capaci di immagazzinare energia come le batterie agli ioni di litio. Questi
dispositivi rivestono un ruolo strategico di elevata importanza a livello mondiale ed
è il principale elemento per lo sviluppo di un mercato decisivo per il futuro della
sostenibilità, quello dei veicoli elettrici. Attualmente ci troviamo alla nascita di
questo mercato, che in tempi molto rapidi sta cercando di sviluppare batterie
sempre più performanti per le sue auto elettriche. Anche l’Unione Europea sta
investendo grandi capitali per raggiungere una completa elettrificazione nel settore
dei trasporti entro 25 anni.
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Tutto ciò potrebbe avvenire ma senza una completa
dipendenza dalle importazioni e per questo l’Unione Europa sta iniziando la ricerca
per le migliori fonti di approvvigionamento del minerale. La produzione, lo
sviluppo e l’innovazione delle batterie agli ioni di litio, spesso anche attraverso
l’investimento di ingenti capitali nel settore, sono attualmente una priorità
all’interno delle politiche ambientali europee. In conclusione, il seguente lavoro ha
l’obiettivo di analizzare il mercato del litio attuale in un contesto globale ed europeo,
congiuntamente alle varie strategie che gli stati adottano per soddisfare la propria
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Cfr. Redazione Industria Italiana, nel 2026 un’auto su due sarà elettrificata, Roma, Industria
Italiana, 25 giugno 2021.
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domanda interna. In questo quadro saranno visibili le debolezze dell’Europa che
inizia la sua corsa per la sostenibilità (spesso agendo in maniera insostenibile) in
svantaggio rispetto ai paesi asiatici che hanno accolto le innovazioni in tempi più
rapidi. Se riuscirà ad appropriarsi del valore scaturito dall’innovazione potrà
realmente essere competitiva nei confronti di quest’ultimi, che fino ad oggi non
hanno avuto rivali. Ma le operazioni di estrazione, la produzione e la diffusione
della tecnologia al Litio stanno ancora una volta per generare un mercato
insostenibile dal punto di vista ambientale, sociale ed economico. Come sempre, le
attività umane stravolgono il nostro pianeta ma per fortuna, le soluzioni possibili
esistono. Ad ogni modo, la corsa all’ Oro Bianco, è iniziata.
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1. La Nuova Corsa all’Oro Bianco
1.1 Descrizione e Storia del Litio
Il litio (dal greco antico λίθος líthos “pietra”) è un elemento chimico con il simbolo
Li. A temperatura ambiente, è stabile a lungo nell'aria completamente secca, mentre
in aria umida sulla superficie si forma rapidamente uno strato di idrossido di litio
grigio opaco. Come tutti i metalli alcalini, il litio elementare reagisce con l'umidità
della pelle causando gravi ustioni e risultando quindi nocivo per l’uomo. Molti
composti di litio che formano gli ioni di litio in soluzione acquosa, sono
caratterizzati come dannosi per la salute anche se è un costituente comune
dell’acqua minerale, sotto forma dei suoi sali. Lo scopritore del litio fu lo svedese
Johan August Arfwedson, che lo scoprì nel 1817, evidenziando la sua presenza come
un elemento estraneo nella Petalite e subito dopo anche nello spodumene, durante
un’analisi di reperti minerali dell'isola di Utö in Svezia. Il suo insegnante
accademico Jöns Jakob Berzelius suggerì la parola Lithion, una derivazione della
parola greca lìthos ovvero pietra, per indicare il materiale dal quale era stato
ottenuto. Nel 1818 fu poi il chimico tedesco Christian Gottlob Gmelina a notare che
i sali di litio davano una colorazione a fiamma rossa. Entrambi gli scienziati fallirono
però negli anni seguenti con i tentativi di isolare questo elemento. Fu invece
ottenuto per la prima volta da William Thomas Brande e Sir Humphry Davy
nell'anno 1818 mediante un processo elettrolitico di ossido di litio mentre Robert
Bunsen e Augustus Matthiessen crearono nel 1855 per elettrolisi di cloruro di litio
grandi quantità di litio puro. La domanda di litio aumentò notevolmente durante
la guerra fredda a causa della produzione di armi a fusione nucleare. Gli Stati Uniti
diventarono poi il primo produttore di litio al mondo nel periodo compreso tra la
fine degli anni cinquanta e la metà degli anni ottanta. Alla fine degli anni ’80 le
scorte di litio erano di circa 42000 t negli USA, inoltre le riserve si stavano
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esaurendo. Questi due usi dominarono il mercato fino alla metà degli anni novanta,
ma dopo la fine della corsa agli armamenti coincidente con la fine della guerra
fredda la domanda di litio diminuì e la vendita di scorte sul mercato da parte
del Dipartimento di Energia statunitense vide un dimezzamento dei prezzi. Verso
la metà degli anni '90 ci furono alcune evoluzioni estrattive: diverse aziende
iniziarono ad estrarre litio dalle soluzioni, un metodo che si rivelò meno costoso e
più rapido delle miniere sotterranee o di quelle a cielo aperto. Ad esempio, le
principali miniere a cielo aperto degli Stati Uniti vicino a Kings Mountain, nella
Carolina del Nord, furono chiuse prima della fine del XX secolo. L'utilizzo
di batterie agli ioni di litio aumentò poi la domanda dell’elemento stesso e l'uso
diventò dominante a partire dal 2007. Con l'aumento della domanda di litio nelle
batterie del 2000, ancora oggi nuove società stanno ampliando gli sforzi di
estrazione salina per soddisfare la crescente domanda internazionale. Il litio è
prodotto per elettrolisi oggi su vasta scala, perché è risultato uno dei metodi più
efficienti per poterlo ottenere in grandi quantità.
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1.2 La reazione elettrochimica
Una reazione elettrochimica è un tipo di reazione chimica che è accompagnata dal
passaggio di una corrente elettrica. Nella maggior parte dei casi questo tipo di
reazioni comporta il trasferimento di elettroni tra due sostanze ed avviene tra una
sostanza solida ed una liquida. In sostanza, l’accumulatore elettrico consente di
separare nel tempo la generazione dell’energia elettrica dal suo utilizzo. Se
l'accumulatore elettrico è trasportabile, la generazione e utilizzo dell'energia
elettrica possono essere separati anche nello spazio. L'aumentato utilizzo di
impianti per la generazione dell'energia elettrica come solare ed eolico ha
amplificato la richiesta di sistemi di accumulo elettrico e ad oggi ne esistono vari
tipi:
• Celle a Combustibile:
la cella a combustibile è dispositiva simile alle batterie convenzionali, ma trasformano
l’energia elettrochimica di un combustibile e di una sostanza ossidante in energia
elettrica utilizzabile. Le celle a combustibile sono state impiegate in ambito spaziale e
militare, nei sottomarini. I problemi di sicurezza dovuti alla presenza di idrogeno
tuttavia non hanno permesso, per ora, un loro impiego in altri settori anche se una
piccola fetta di mercato dell’automotive si sta già muovendo anche verso questa
alternativa.
• Batterie agli ioni di litio:
le batterie agli ioni di litio si utilizzano in numerosi aspetti della vita quotidiana e
vengono impiegate su dispositivi come smartphone e laptop, ma anche sulle
nascenti auto elettriche grazie alla elettricità scaturita dall’incontro elettrochimico
un elettrodo positivo ed un negativo. Ne esistono di vari tipi ma il funzionamento
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delle batterie è lo stesso per tutte; sono in grado di rilasciare energia in maniera
progressiva ed anche ricaricarsi con funzioni di dinamo, anche se chiaramente le
prestazioni negli anni vanno diminuendo.
• Batterie Piombo-Acido:
sono batterie che sfruttano una reazione chimica tra l’ossigeno e il diossido di
piombo che insieme all’ acido solforico con acqua distillata o anche acqua
demineralizzata, generano la reazione chimica che restituisce l’energia elettrica
all’automobile. L’acido solforico danneggia gli abiti corrodendoli e l’acqua,
distillata o demineralizzata, si consuma spesso andando ripristinata perché gli
elementi in piombo vanno tenuti sempre coperti dal liquido. Il grande svantaggio è
rappresentato dai problemi di riciclabilità del piombo che risulta essere un materiale
tossico. È una soluzione, comunque, non sostenibile a lungo termine.
• Batterie Flusso Redox:
sono una novità introdotta di recente e si tratta di un dispositivo di accumulo
elettrochimico che rappresenta un incrocio tra una batteria convenzionale e
una cella a combustibile. converte l’energia chimica in energia elettrica attraverso
l’uso di sostanze chimiche elettricamente conduttive immagazzinate esternamente
note come elettroliti. Questo movimento di particelle cariche crea una corrente
elettrica. Ci sono ancora però dei problemi di efficienza per queste batterie dato che,
anche se possono immagazzinare grandi quantità di energia, serve a sua volta una
grande reazione di elettrolisi per generarla, causando dei problemi in termini
funzionalità tecnica di queste batterie.