Il litio è il metallo solido più leggero sulla Terra, terzo nella tavola degli elementi chimici, viene usato nelle batterie ricaricabili per accumulare l'energia e per il funzionamento dei dispositivi elettrici ed elettronici senza fili, come smartphone e auto elettriche.
È sempre più richiesto come materia prima per la transizione digitale ed ecologica verso una società senza fonti fossili, e il ruolo cruciale delle batterie agli ioni di litio, primaria applicazione industriale, è stato riconosciuto con il premio Nobel per la Chimica 2019, ai ricercatori John B Goodenough, M. Stanley Whittingham e Akira Yoshino.
L'automotive ha superato l'elettronica come principale consumatore di litio nel 2015, e rappresenta oggi circa il 30% del fabbisogno. La batteria di un'auto elettrica può contenere circa 8 chilogrammi di litio, oltre a vari altri metalli e minerali.
Dove si trova
Il litio può essere ricavato dalle brine dei depositi di stagni o laghi salini, attraverso un processo di evaporazione, oppure da minerali rocciosi come spodumene o petalite, estratti con ispezioni e trivellazioni di miniere.
I produttori
Il 90% dell'estrazione di litio è concentrata fra tre paesi (2021):
- Australia 52% (55.416 t)
- Cile 25% (26mila t)
- Cina 13% (14mila t)
- Argentina 6% (5.987 t)
Le riserve globali ammontano a 22 milioni di tonnellate (Mt) (2021). Il Cile ne detiene 9,2 Mt, l'Australia 5,7 Mt e l'Argentina 2,2 Mt.
L'industria
L'estrazione globale di litio ha superato per la prima volta nella storia la soglia delle 100mila tonnellate nel 2021 (105.984 t), quattro volte di più rispetto al 2010. Il 74% di tutto questo litio è finito nelle batterie elettriche, nel 2010 era il 23%.
L'automotive e le politiche energetiche hanno favorito l'aumento dei prezzi del litio del 550% in pochi mesi fra 2021 e 2022. L'idrossido di litio, da 14.500 dollari / t in media, ha raggiunto i 65mila $ nel marzo 2022 (il carbonato di litio 75mila $). Un anno dopo (febbraio 2023) veniva scambiato a circa 79mila $ / t alla borsa dei metalli di Londra.
La Cina detiene l'80% della capacità mondiale di raffinazione del litio per le batterie e ha acquistato risorse e riserve per 5,6$ miliardi in Cile, Canada e Australia, nell'ultimo decennio. Nel 2021 le aziende cinesi da sole hanno comprato 6,4 Mt di litio, quasi quanto tutte le compagnie nell'intero 2020 (6,8 Mt).
Lo scenario
La produzione di carbonato di litio (Lce, litio raffinato) è stata di 0,54 Mt nel 2021 (+32%) e la domanda aumenterà anno per anno del 25%, fino a 3,3 Mt nel 2030 (McKinsey). Con l'attuale capacità produttiva si potrà arrivare però a una quantità stimata di 2,7 Mt, servirà quindi trovare nuove fonti di estrazione.
Se gli obiettivi di sviluppo sostenibile fissati dagli Accordi di Parigi venissero rispettati, la domanda complessiva di litio nel 2040 potrebbe aumentare fino a 51 volte rispetto al 2020 (IEA) e fino a 43 volte (859mila t) nello specifico per l’industria automobilistica. Per allora, il 90% di tutto il litio verrebbe impiegato per tecnologie pulite, inclusi dispositivi elettronici, accumulatori domestici e altri mezzi di trasporto. Il mondo avrà bisogno di produrre 2 miliardi di automobili elettriche nello scenario Net Zero 2050, le riserve disponibili al momento coprono poco meno di 2,5 miliardi di batterie.
Il mercato
Nel 2022 il prezzo delle batterie agli ioni di litio è aumentato (+7%) per la prima volta dal 2010. L'impiego di formule innovative come il litio-ferro-fosfato è più economico del 20%, ma l'effetto costi lungo la filiera e la pressione sulle materie prime ha causato un aumento del +27% sul pacco batteria, il cui prezzo medio a oggi è di 151 $ / kWh, rispetto al precedente 138 $ / kWh.
Rischi
- L'incidenza delle celle sul prezzo totale batteria è dell'83%, grazie agli sviluppi tecnologici e al migliore design, che hanno spostato il tradizionale rapporto 70-30. L'aumento dei costi delle materie prime potrebbe vanificare i vantaggi del progresso che ha ridotto il prezzo delle batterie nell'ultimo decennio
- La concentrazione delle filiere su singoli Paesi come la Cina potrebbe ritardare la transizione energetica o renderla più costosa, ma l'eccessiva diversificazione delle opzioni tecnologiche rischierebbe di bloccare i benefici del commercio
- L'estrazione di litio ha un impatto ambientale, idrico e atmosferico. Nel caso dei bacini salati si stima il consumo di 1,8 milioni di litri d'acqua per una tonnellata di litio, mentre il litio da minera implica un'emissione media di 9t di CO₂ per t di Lce prodotto.
Opportunità
- Nuove capacità estrattive e di raffinazione dovrebbero fermare il rialzo dei prezzi nel 2024 e favorire un ribasso sotto i 100 $ / kWh, nel 2026
- Alcuni paesi e ricercatori stanno studiando approcci non convenzionali per estrarre litio dall'acqua geotermica, dalle salamoie di petrolio, dalle argille di litio e persino dall'acqua del mare.
- Il riciclo è un'ulteriore possibilità, prevista al 6% della produzione nel 2030 (McKinsey)
L'esperto
"La veloce penetrazione dell'automotive elettrico, in una mobilità ‘green’ sempre più diversificata, sarà il vero ago della bilancia per poter considerare il litio come il 'nuovo petrolio' nella transizione ecologica, se questa sarà effettiva – spiega Riccardo Ruffo, professore di Chimica fisica dei materiali all'Università Bicocca di Milano -. Il vero interrogativo ruota intorno alla capacità estrattiva, che molti analisti ritengono disallineata rispetto al fabbisogno in crescita: per costruire una gigafactory servono 4-5 anni, mentre per un impianto estrattivo 15-20".
"La tecnologia ha aiutato a ridurre il prezzo delle batterie, che in passato era di 1.000$ / kWh. L'Ue ha fissato un target di sviluppo a 70-80$ / kWh, ma le economie di scala in questa filiera rendono conveniente costruire solo grandi fabbriche. Pertanto sono necessari investimenti enormi e la filiera è in mano alle multinazionali trasformative e delle gigafactory. Con la domanda che ora supera l'offerta, il calo dei costi sembra dunque giunto al fondo del barile".
"Ci sono tre possibilità per ridurre la pressione su questa risorsa, attraverso la ricerca: primo, sviluppare batterie al litio metallico (che ha migliori performance ma è instabile) per migliorare il rapporto tra quantità di materia prima impiegata e necessità di energia; secondo, rivolgersi alle chimiche differenti dal litio, come sodio, magnesio o alluminio. In futuro non avremo una tecnologia di batteria ricaricabile uguale per ogni applicazione e il sodio appare un buon candidato laddove le dimensioni o la densità di energia non sono un requisito primario, come l'energy storage per reti elettriche o il backup dati, ma non per l’autotrazione (il sodio ha una resa del 70-80% rispetto al litio). Terzo è il riciclo, che l'Unione europea supporta con finanziamento ai progetti e che sollecita con normative stringenti".