Valutazione dell'impatto ambientale del ciclo di vita della batteria

Rapporti scientifici volume 13, numero articolo: 7952 (2023) Citare questo articolo

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Essendo una parte importante dei veicoli elettrici, le batterie agli ioni di litio avranno un certo impatto ambientale nella fase di utilizzo. Per analizzare l’impatto ambientale complessivo, come oggetto di ricerca sono stati selezionati 11 pacchi batterie agli ioni di litio composti da materiali diversi. Introducendo il metodo di valutazione del ciclo di vita e il metodo del peso entropico per quantificare il carico ambientale, è stato istituito un sistema di valutazione dell'indice multilivello basato sulle caratteristiche ambientali della batteria. I risultati mostrano che la batteria Li–S è la batteria più pulita nella fase di utilizzo. Inoltre, in termini di struttura del potere, quando i pacchi batteria vengono utilizzati in Cina, l’impronta di carbonio, l’impronta ecologica, il potenziale di acidificazione, il potenziale di eutrofizzazione, la tossicità umana per il cancro e la tossicità umana per il cancro sono molto più elevati rispetto a quelli delle altre quattro regioni. Sebbene l’attuale struttura di potere in Cina non sia favorevole allo sviluppo sostenibile dei veicoli elettrici, si prevede che l’ottimizzazione della struttura di potere consentirà ai veicoli elettrici di raggiungere una guida pulita in Cina.

Il settore dei trasporti si sta sviluppando rapidamente e svolge un ruolo particolarmente importante nello sviluppo economico e sociale1. Allo stesso tempo, consuma anche molti combustibili fossili e provoca un grave inquinamento ambientale2. L’IEA (2019) riferisce che circa un terzo delle emissioni globali di CO2 sono causate dal settore dei trasporti3, 4. Essendo il più grande emettitore di anidride carbonica al mondo, la Cina ha dovuto affrontare gravi problemi energetici e ambientali negli ultimi anni5. Per alleviare l’enorme domanda di energia e la pressione ambientale nel settore dei trasporti globale, l’elettrificazione del settore dei trasporti è considerata una delle misure chiave per ridurre le emissioni di sostanze inquinanti6,7,8. Pertanto, lo sviluppo di veicoli ad energia pulita e sostenibile, in particolare veicoli elettrici (EV), è diventata una scelta promettente nel settore automobilistico9.

In questo contesto, nel settembre 2001, i nuovi veicoli energetici sono stati inclusi nel piano nazionale "863", dopo di che è stato lanciato il "grande progetto scientifico e tecnologico sui veicoli elettrici", che segna l'inizio della ricerca e dello sviluppo dei veicoli elettrici in Cina. A partire dal 12° Piano quinquennale (2010-2015), il governo cinese ha deciso di promuovere l’uso dei veicoli elettrici per rendere i viaggi più puliti. Tuttavia, la grave crisi economica ha costretto tutti i paesi ad affrontare i problemi legati alla crisi energetica, all’aumento dei prezzi dei combustibili fossili, all’elevata disoccupazione e all’aumento dell’inflazione, che influenzano la mentalità della società, il potere di spesa delle persone e il processo decisionale del governo. Pertanto, il riconoscimento e l’accettazione dei veicoli elettrici da parte delle persone non è elevato, il che ostacola la rapida diffusione dei veicoli elettrici sul mercato10. Ciò avviene in un momento in cui il governo cinese ha varato una serie di misure politiche e incentivi finanziari per promuovere lo sviluppo dei veicoli elettrici11. Dal 2013, la Cina ha attuato una politica di sovvenzione all’acquisto di veicoli elettrici12. Dal 1 gennaio 2021 al 31 dicembre 2022, i veicoli a nuova energia acquistati saranno esentati dalla tassa sull'acquisto di veicoli. Nel breve termine, le misure governative come i sussidi per ridurre il divario di prezzo e lo sviluppo delle infrastrutture di ricarica aumenteranno il consumo di veicoli elettrici13.

Negli ultimi anni, le vendite e la proprietà di veicoli elettrici e di veicoli a carburante in Cina sono mostrate nella Fig. 1. Si può vedere che le vendite e la proprietà di veicoli elettrici in Cina sono in aumento, soprattutto negli ultimi due anni. Al contrario, le vendite di auto a carburante continuano a diminuire e il trend di crescita del numero di proprietà rallenta. In altre parole, con la guida delle normative e il risveglio della consapevolezza ambientale, lo spostamento delle vendite di auto a carburante convenzionale è l’opposto di quello dei veicoli elettrici, e il tasso di popolarità dei veicoli elettrici sta aumentando rapidamente7, 14. Attualmente, le batterie agli ioni di litio (LIB) sono la prima scelta nel campo dei veicoli elettrici grazie ai vantaggi di leggerezza, grandi prestazioni, alta densità di energia ed elevata potenza di uscita15,16,17,18,19. Inoltre, le LIB, in quanto tecnologia principale nei sistemi di accumulo dell’energia delle batterie20, hanno anche un grande potenziale per la sostenibilità energetica e significative riduzioni delle emissioni di carbonio21.