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2024-02-25 06:42

La “Mela” Cinese dell’Industria Mineraria

DALLA XV CONFERENZA PER L’EFFICIENZA ENERGETICA

di: 
Giovanni Brussato

Tsingshan Holding Group è l’industria creativa cinese capace di condizionare il mercato internazionale con una nuova produzione di nichel, il principale metallo utilizzato nelle batterie delle auto elettriche. Che l’impronta carbonica complessiva della nuova produzione sia fino a 18 volte superiore a quella minima rilevata, sembra essere un particolare trascurabile per l’industria automobilistica green… o no?

Foto di Copertina: Flickr, Filosoph (https://www.flickr.com/photos/filosoph/ )

 

La sostituzione dei veicoli alimentati a combustione con quelli elettrici non sarà priva di problemi, non solo in termini finanziari per i consumatori, legati ai costi di acquisto dei veicoli, ma anche da un punto di vista globale e geopolitico. Dentro ogni veicolo elettrico c'è una batteria composta da metalli come cobalto, litio, nichel e rame e, per quanto si parli di ioni di litio, le batterie con chimica nichel-cobalto-manganese (NCM) contengono in realtà fino all'80% di nichel, poiché è questo il principale metallo utilizzato nei catodi.

Il nichel estratto può essere diviso in due grandi categorie: di alto grado, definito di Classe I, che contiene almeno il 99,8% di nichel e di basso grado, o di Casse II, che contiene una quantità relativamente piccola di nichel: dall'8-16% per il nichel pig iron (NPI) e dal 15-55% per il ferro-nichel.

La tecnologia delle batterie utilizza esclusivamente nichel di classe I, in quanto il contenuto di nichel più elevato garantisce una densità energetica superiore, ma il metallo che soddisfa gli specifici standard per questo utilizzo rappresenta meno del 25% della fornitura globale di nichel.

Sulla scorta delle previsioni dei principali analisti di mercato circa la crescente domanda del settore veicoli elettrici (EVs), nel 2021, il nichel all’LME, lo storico mercato londinese, vide aumenti nell’ordine del 50% finché l’annuncio di Tsingshan Holding Group (Nichel: l’offerta non è più un problema? - Energia) della firma di accordi con Huayou Cobalt e CNGR Advanced Material, per fornire rispettivamente 60.000 e 40.000 tonnellate di nichel di Classe I, dal 2022, sulla base di un nuovo processo industriale, raffreddò i mercati.

Proprio come la iconica industria digitale della Mela, in Tsingshan pensano ed agiscono in modo più creativo rispetto alle altre aziende cinesi del settore: sono più dinamici, hanno aperto nuove strade nella produzione globale dell’acciaio inossidabile e trovato la soluzione per adeguare il prezzo del nichel sui mercati globali alle loro esigenze.

Oggi, siamo in grado di valutare appieno gli esiti dell’idea del geniale Xiang Guangda di utilizzare l’eccesso di offerta di acciaio inossidabile, causato dalla sovraccapacità creatasi in Indonesia, per soddisfare la crescente domanda del settore della mobilità sostenibile.

Ecco come: il processo di Tsingshan prevede che a partire dal minerale di saprolite, raffinato e trasformato in NPI o in leghe di ferronichel (che normalmente vengono utilizzate direttamente nella produzione di acciaio inossidabile) intervengano successivi processi che lo trasformano in nichel opaco (o metallina di nichel) e che poi venga ulteriormente lavorato per produrre nichel di classe I.

Schema semplificato della trasformazione di nichel di grado II in solfato di nichel (NiSO4).

L’inconveniente, non trascurabile, di questo processo è la sua impronta carbonica che, di fatto, costituirebbe un limite per la principale credenziale dei veicoli ecologici. Il trattamento di conversione utilizzato da Tsingshan è significativamente energivoro e la sua impronta carbonica complessiva, nel caso peggiore, può essere superiore fino a 18 volte rispetto a quella dei depositi di solfuri.

Impronta carbonica del solfato di nichel esaidrato, per il caso migliore e peggiore, della produzione per le 3 principali tecnologie. I risultati sono presentati come rapporto con il metodo con la minore intensità carbonica. Fonte Minviro.

Questo aspetto torna a riportare l’attenzione sull’effettiva attendibilità dell’impronta carbonica calcolata in molte analisi del ciclo di vita (LCA) perché ogni miniera è un caso a sé stante: l’impronta carbonica di un chilogrammo di nichel estratto in Australia è sicuramente diversa da un chilogrammo estratto in Indonesia. L’impronta carbonica è condizionata da molteplici parametri che dipendono dalle caratteristiche geologiche del minerale estratto e dal processo di raffinazione.

Poiché i depositi di nichel si trovano principalmente in minerali di basso grado, l'estrazione del metallo vero e proprio è un processo estremamente intensivo dal punto di vista energetico. Il nichel di Classe I proviene da minerali di solfuro con tenori di nichel che vanno dallo 0,25% al 4%, che vengono concentrati mediante flottazione fino a raggiungere un tenore di nichel del 10-15%.

Successivamente, il concentrato di solfuro di nichel viene trattato pirometallurgicamente mediante fusione e conversione per produrre quello che viene definito nichel opaco (metallina di nichel) con un contenuto di nichel del 70-80%. La rottura dei legami del minerale solfuro durante il processo libera energia, riducendo l'apporto energetico al processo. L’ultimo processo produttivo è prevalentemente idrometallurgico, ed utilizza il nichel opaco per produrre solfato di nichel (NiSO4) per batterie.

Il prodotto finale dei due processi illustrati, il solfato di nichel esaidrato, sarà il medesimo ma è evidente che l’energia incorporata è diversa per ordini di grandezza, rendendo di fatto inutili quelle analisi del ciclo di vita ove non fossero chiaramente identificati i contributi energetici dovuti.

La stessa IEA conferma che se il nichel viene estratto da depositi di solfuri, come ad esempio quelli di Norilsk in Russia, la sua impronta carbonica è di circa 10 kgCO2e/kg ma, se viene estratto da lateriti indonesiane, la sua impronta carbonica sarà fino a sei volte superiore: 60 kgCO2e/kg.

In realtà, a nostro avviso, studi più accurati, evidenziano come a fronte di valori minimi dell’impronta carbonica di 7,1 kgdi CO2 eq. per kg di solfato di nichel proveniente da miniere di solfuri, ad esempio canadesi, il valore più basso per quello prodotto in Indonesia attraverso la tecnologia di lisciviazione acida ad alta pressione sia di 33,3 kg di CO2 eq..

Ebbene, il processo utilizzato da Tsingshan comporta, invece, un valore pari a 98 kgdi CO2 eq..

Valori dell’impronta carbonica del solfato di nichel sulla base del processo produttivo. Fonte Minviro. 

Pertanto, risulta piuttosto difficile che l'Indonesia - che ha un sistema energetico basato sul carbone che durerà ancora a lungo - sia un luogo in cui le aziende possano definirsi “verdi”.