Sostenibilità
Nichel Verde: Alimentare il Futuro dell’Energia Pulita
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Il mondo sta attualmente attraversando una transizione verso l’energia verde e le batterie stanno giocando un ruolo chiave in questo percorso. Come componenti cruciali in varie tecnologie moderne, le batterie ricaricabili alimentano tutto, dagli smartphone e laptop ai veicoli elettrici (EV) e ai sistemi di accumulo energetico.
Tra i tipi di batterie, le batterie agli ioni di litio sono le più popolari e ampiamente utilizzate. Un ingrediente chiave di queste batterie è il nichel (Ni), il quinto elemento più comune sul nostro pianeta.
Non si trova solo abbondantemente nella crosta e nel nucleo terrestre, ma è anche un elemento comune nelle meteoriti, insieme al ferro. Presente naturalmente nel suolo e nell’acqua, il nichel è un nutriente essenziale per le piante.
Il nichel vanta molte proprietà fisiche e chimiche eccezionali, che lo rendono indispensabile in centinaia di migliaia di prodotti. Queste includono un alto punto di fusione di 1453 °C, resistenza alla corrosione e all’ossidazione, alta malleabilità, riciclabilità e proprietà magnetiche a temperatura ambiente.
Si lega facilmente, in particolare con il cromo e altri metalli, per produrre acciai inossidabili e resistenti al calore.
Utilizzato in 1,97 milioni di tonnellate di acciaio inossidabile e 210 kiloton di leghe non ferrose ogni anno, il nichel è diventato un elemento altamente strategico e difficile da sostituire. Queste applicazioni migliorano rispettivamente la longevità dei prodotti e l’efficienza dei motori, contribuendo così alla sostenibilità.
Mentre l’acciaio inossidabile rappresenta la maggior parte (65 %) degli usi del nichel, le batterie sono il secondo più grande caso d’uso al 16 %.
Il nichel è impiegato nelle batterie per fornire una maggiore densità energetica e una capacità di stoccaggio superiore a un costo inferiore. Con la crescita della produzione e dell’adozione di veicoli elettrici e i sistemi di accumulo energetico che diventano più cruciali che mai per bilanciare domanda e offerta di energia, la domanda di nichel è in crescita.
In termini numerici, il 70 % della produzione annua globale attuale di nichel, ovvero 3 milioni di tonnellate, è destinato al settore dell’acciaio inossidabile, mentre si prevede che altri 3 milioni di tonnellate di Ni saranno necessari solo per la produzione di batterie entro il 2040. Questo Ni aggiuntivo sarà alimentato dalla decarbonizzazione del settore dei trasporti attraverso l’uso di elettrodi per batterie a base di Ni nei veicoli elettrici.
Di conseguenza, la domanda globale di nichel raddoppierà a 6 milioni di tonnellate all’anno.
Depositi di Nichel Ricchi in Quantità, Complessi in Qualità
Essendo un metallo relativamente abbondante, il nichel si trova ovunque nell’ambiente. Tuttavia, solo in tracce. Sempre presente nel suolo, una concentrazione più elevata di nichel può essere trovata in diversi minerali, inclusi ossidi, solfuri e silicati.
A livello globale, le risorse di nichel sono stimate intorno a 350 milioni di tonnellate, con i principali depositi di nichel trovati in Australia, Indonesia, Sudafrica, Russia e Canada. Queste cinque nazioni insieme detengono più del 50 % delle risorse mondiali di nichel.
Mentre quasi l’80 % del nichel estratto è stato negli ultimi trent’anni, le riserve dell’elemento sono comunque aumentate. Ciò è dovuto all’aumento dell’esplorazione da parte delle compagnie minerarie, a una migliore conoscenza di nuovi depositi in aree remote e a tecnologie migliorate che consentono di processare più nichel, soprattutto minerali di nichel a bassa qualità.
Per quanto riguarda la produzione di nichel, il 60 % dipende da minerali di solfuro ad alta gradazione con un contenuto di Ni tra 1,5–4 % in peso. Il resto è fornito da varianti di minerale di bassa qualità come le lateriti, che hanno un contenuto medio di Ni dell’1,5 % in peso. Queste sono ulteriormente suddivise in due varianti: saprolite e limonite.
Curiosamente, le riserve di nichel sulla terra sono distribuite inversamente, il che significa che il 60 % del Ni totale disponibile in natura si trova nelle lateriti. Solo il 40 % del Ni si trova nei depositi di minerale di solfuro, dove esiste principalmente sotto forma di minerali discreti binari e ternari ricchi di nichel come NiS, Ni2FeS4 e (Co,Ni)3S4.
Ciò che rende i minerali di solfuro un’opzione preferibile è la loro semplicità chimica. Questo consente una separazione efficiente delle impurità di ganga (materiale commercialmente inutile che circonda o è strettamente mescolato con il minerale desiderato) dai composti contenenti nichel, utilizzando metodi tradizionali come la flottazione.
Naturalmente, il problema è che le riserve di solfuri di Ni sono finite e in diminuzione, quindi incapaci di soddisfare la rapida crescita della domanda globale di nichel. Ciò crea la necessità di produrre nichel in modo sostenibile da lateriti a bassa qualità ma abbondanti.
In questi depositi, il nichel non si trova come minerali discreti; piuttosto, è disciolto all’interno di complessi silicati di magnesio o ossidi di ferro. Ciò include i silicati di magnesio (Mg) (cioè, le saproliti) come (Mg,Fe,Ni)3Si2O5(OH)4 e (Mg,Fe,Ni)3Si4O10(OH)2·4H2O. Sostituisce anche parzialmente il ferro (Fe) nella limonite, come la goetite (Fe,Ni)OOH.
La complessità dei minerali di nichel a bassa qualità, sia dal punto di vista chimico che minerale, limita l’estrazione efficiente e sostenibile del nichel per le tecnologie verdi a valle.
Per superare questo problema fondamentale, i ricercatori del Max Planck Institute for Sustainable Materials (MPI-SusMat) hanno creato una nuova tecnica, priva di carbonio e a risparmio energetico, per estrarre nichel destinato a acciaio inossidabile, batterie e magneti.
Costi Ambientali della Produzione Convenzionale di Nichel
Mentre il nichel svolge un ruolo cruciale nella produzione di batterie, la produzione di questo elemento non è davvero ecologica, come avviene per la maggior parte dell’estrazione e della lavorazione dei metalli.
Nel caso del nichel, il suo impatto negativo sull’ambiente comprende inquinamento atmosferico, inquinamento idrico, erosione del suolo, degrado del territorio, deforestazione, rifiuti tossici, perdita di biodiversità e altro. La produzione di nichel è anche un processo ad alta intensità energetica, che contribuisce alle emissioni di gas serra (GHG).
La produzione convenzionale di nichel emette effettivamente circa 20 tonnellate di CO2 per tonnellata di nichel. Nel 2019, l’estrazione di nichel è stata responsabile di circa 120 milioni di tonnellate metriche di equivalenti di anidride carbonica (CO2e) a livello mondiale.
Secondo lo studio del MPI-SusMat, l’impronta complessiva dell’industria è di circa 20‑27 tonnellate di CO2e per ogni tonnellata di nichel, più di 10 volte quella dell’acciaio, pari a 2,3 tonnellate di CO2e per tonnellata. Pertanto, il nichel è un metallo altamente dannoso per l’ambiente da estrarre.
Le emissioni di CO2 sono il principale fattore del cambiamento climatico e, se l’industria della produzione di nichel desidera combatterlo e diventare neutrale dal punto di vista climatico, le sue emissioni di carbonio devono essere ridotte drasticamente.
Curiosamente, gli sforzi mondiali per ridurre le emissioni di carbonio coinvolgono la tendenza all’elettrificazione, dove l’uso di combustibili fossili viene sostituito dall’elettricità. Tuttavia, questo cambiamento dipende fortemente dal nichel, il che riduce significativamente l’impatto delle iniziative e solleva preoccupazioni sul trasferimento dell’onere ambientale alla metallurgia. Secondo il primo autore dello studio, Ubaid Manzoor, ricercatore PhD al MPI-SusMat:
“Se continuiamo a produrre nichel nel modo convenzionale e lo utilizziamo per l’elettrificazione, stiamo solo spostando il problema anziché risolverlo.”
Quindi, con il loro nuovo metodo di produzione del nichel, i ricercatori offrono una via sostenibile per estrarre il metallo dai minerali dove il plasma di idrogeno sostituisce il carbonio, rendendo così il processo privo di CO2, il che consente anche di risparmiare energia e tempo. È importante notare che utilizza minerali di nichel a bassa qualità, che sono stati trascurati a causa della loro complessità.
Attualmente, la lavorazione industriale di tali minerali, in particolare le Ni-lateriti, è determinata dalla struttura cristallografica delle fasi ospitanti Ni e dal contenuto di Ni e Fe nel minerale.
I minerali di limonite con il loro basso contenuto di Ni e MgO (<4 wt% Mg) sono solitamente trattati mediante lisciviazione acida ad alta pressione (HPAL) per recuperare Ni e cobalto (Co), quando presenti. La domanda energetica per questo processo è molto elevata, variando tra 230‑570 GJ per tonnellata di Ni, superando significativamente i 22 GJ per tonnellata richiesti per l’acciaio.
In questo contesto preoccupante, l’approccio dello studio promette una promettente deviazione dalle tecniche industriali convenzionali. Sostituendo gli agenti riducenti a base di carbonio (C) e zolfo (S) con l’idrogeno, lo studio riduce al minimo le emissioni dirette di CO2 e di anidride solforosa (SO2).
Elimina inoltre l’uso di acidi nocivi come l’acido solforico (H2SO4) nell’HPAL e rimuove la necessità di costosi trattamenti pre e post.
Una Rivoluzione del Processamento del Nichel a Idrogeno in Un Solo Passo
La ricerca, supportata dall’Advanced Grant del Consiglio Europeo della Ricerca, è stata pubblicata sulla rivista Nature. Descrive il nuovo processo di estrazione del nichel1.
Il loro approccio completamente diverso è un processo di riduzione per fusione di un’intera carica di minerale essiccato in un unico passo metallurgico usando plasma di idrogeno.
Questo processo integra calcinazione, fusione e raffinazione in un unico passo. Tutte queste operazioni avvengono simultaneamente in un unico forno. Ciò ha permesso al team di accedere direttamente a ferronickel ad alta gradazione, un materiale metallico composto da ferro e nichel e usato come agente di lega, dalla carica di minerale essiccato in un unico passo.
Con ‘un solo passo’, i ricercatori si riferiscono alla produzione di ferronickel raffinato da una materia prima di minerale essiccato in un unico processo metallurgico rispetto al percorso RKEF. RKEF, o Rotary Kiln-Electric Furnace, è un metodo per produrre ferronickel da minerali di laterite di nichel. Prevede tre fasi: calcinazione del minerale essiccato, poi fusione in un forno a arco elettrico (EAF) e infine raffinazione per ridurre le impurità a livelli accettabili.
Al contrario, il processo di Riduzione per Fusione al Plasma di Idrogeno (HPSR) copre tutto ciò in un unico passo.
Con il loro approccio, i ricercatori hanno prodotto leghe di ferronickel ad alta gradazione e raffinate con cinetiche di riduzione rapide. La lega contiene impurità minime grazie al controllo termodinamico dell’atmosfera del forno, che ha permesso di ridurre selettivamente il nichel. Avere silicio (Si) inferiore allo 0,08 % in peso, calcio (Ca) sotto lo 0,09 % in peso e fosforo (P) quasi 0,00 % in peso ha consentito l’eliminazione di ulteriori raffinamenti.
“Utilizzando il plasma di idrogeno e controllando i processi termodinamici all’interno del forno a arco elettrico, siamo in grado di scomporre la struttura complessa dei minerali nei minerali di nichel a bassa qualità in specie ioniche più semplici – anche senza l’uso di catalizzatori.”
– Autore corrispondente Professor Isnaldi Souza Filho, capo del gruppo “Sustainable Synthesis of Materials” al MPI-SusMat
Operabile interamente con energia rinnovabile, il nuovo processo presentato sostituisce i combustibili e i riducenti a base di carbonio con elettricità rinnovabile e idrogeno. In questo modo, offre fino al 18 % di risparmio energetico e fino all’84 % di riduzione delle emissioni di CO2s.
Le evidenze sperimentali dello studio supportano l’HPSR a un passo come alternativa sostenibile per la produzione di metalli sia da ossidi che da silicati, ampliando le opzioni di materie prime a minerali a basso costo e bassa qualità.
Nel complesso, questo approccio sostenibile consente l’uso benefico del nichel nelle tecnologie energetiche sostenibili riducendo al contempo il danno ambientale causato dalla sua produzione. Lo stesso processo può essere applicato anche a un altro elemento chiave delle batterie, il cobalto.
È importante notare che la scalabilità del processo per applicazioni industriali è possibile, il che rappresenta il prossimo passo per il team. Ciò richiederà l’implementazione di archi brevi con correnti elevate, l’uso di iniezione di gas o l’integrazione di un dispositivo di agitazione elettromagnetica esterno sotto il forno. Questo garantirà che il metallo fuso non ridotto raggiunga continuamente l’interfaccia di reazione, poiché è solo lì che avviene la riduzione dei minerali di nichel in specie ioniche più semplici.
Ciò può essere realizzato attraverso metodi industriali ben consolidati, che consentono al nuovo metodo di essere integrato nei processi esistenti.
Investire nel Nichel Verde
Tesla (TSLA ) è uno dei principali nomi che spingono verso un approvvigionamento più pulito di nichel. Con i veicoli elettrici che dipendono fortemente da batterie ricche di nichel, l’azienda ha iniziato a garantire forniture da produttori che si concentrano su emissioni più basse e standard minerari migliori, come le operazioni di BHP (BHP ) in Australia.
Le scelte di approvvigionamento di Tesla possono influenzare anche altri produttori, ma non dimostrano da sole che il nichel acquistato sia prodotto con il nuovo metodo descritto nello studio.
Tesla (TSLA )
Durante la presentazione dei risultati del secondo trimestre 2020, Musk invitò i produttori a investire nell’estrazione del nichel su larga scala con minore impatto ambientale, in vista della crescita dei veicoli elettrici.
Durante la presentazione dei risultati del secondo trimestre 2020, Elon Musk invitò i produttori a investire in estrazione del nichel ad alto volume con un impatto ambientale minore, in vista della crescita dei veicoli elettrici.
Nel 2022 Tesla annunciò un accordo con Talon Metals per la fornitura prevista di nichel dal progetto Tamarack, nel Minnesota. Un accordo di fornitura non garantisce da solo che una miniera sia già operativa o che il metallo sia privo di impatti ambientali.
Tesla ha indicato interesse per i metodi di Talon per la produzione dei materiali delle batterie e per la gestione delle emissioni. Queste iniziative richiedono verifiche sui risultati effettivi, non soltanto sugli obiettivi annunciati.
Nello stesso periodo Tesla comunicò anche un accordo di fornitura di nichel con Vale per le sue attività canadesi. L’impronta climatica del nichel dipende dai processi, dall’energia e dai confini usati nel calcolo.
Tesla aveva inoltre collaborato con BHP per la catena di fornitura del nichel destinato alle batterie. Le condizioni di mercato e le scelte operative dei fornitori possono cambiare la disponibilità futura del metallo.
BHP aveva sviluppato progetti solari e di accumulo per le attività Nickel West a Mount Keith e Leinster. Tuttavia, nel 2024 ha annunciato la sospensione temporanea delle attività di estrazione e lavorazione del nichel nell’Australia occidentale: non è corretto descrivere quelle miniere come una fonte in continua produzione nel 2025.
I progetti energetici di BHP miravano a ridurre le emissioni associate alle operazioni. L’effettiva riduzione va valutata con dati misurati e tenendo conto della sospensione delle attività Nickel West.
Il prezzo delle azioni Tesla cambia continuamente. Una quotazione priva di data, come quella riportata in precedenza, non è un dato affidabile per valutare il titolo oggi. Per un’analisi serve indicare la data e consultare i documenti societari aggiornati.
TSLA Grafico dei prezzi
Anche capitalizzazione di mercato, utili per azione e rapporto prezzo/utili variano nel tempo. I valori puntuali riportati nella versione precedente non devono essere trattati come dati correnti.
Nei risultati del primo trimestre 2025, Tesla ha registrato ricavi totali di 19,335 miliardi di dollari, in calo del 9% rispetto ai 21,301 miliardi dello stesso trimestre 2024. I ricavi automobilistici sono stati 13,967 miliardi di dollari, secondo il rendiconto della società. Il precedente articolo attribuiva erroneamente 21,3 miliardi al trimestre 2025.
L’utile netto attribuibile agli azionisti ordinari è stato di 409 milioni di dollari e l’utile operativo di 399 milioni, con un margine operativo del 2,1%. Sono dati storici del primo trimestre 2025, non una previsione.
Tesla ha spiegato che l’aggiornamento delle linee di produzione per la nuova Model Y ha contribuito a ridurre la produzione e le consegne nel trimestre. Hanno inciso anche prezzi medi e incentivi; occorre considerare l’insieme dei fattori riportati dalla società.
Nel primo trimestre 2025 Tesla ha prodotto 362.615 veicoli e ne ha consegnati 336.681, secondo il comunicato sulle consegne. Questi numeri descrivono quel trimestre e non il ritmo attuale della produzione.
Nello stesso trimestre Tesla ha distribuito 10,4 GWh di prodotti per l’accumulo di energia. La crescita di questo segmento non dimostra che la tecnologia di fusione al plasma di idrogeno descritta nell’articolo sia già utilizzata nella sua catena di fornitura.
Nei documenti per gli investitori, Tesla ha richiamato l’incertezza dovuta ai cambiamenti nelle politiche commerciali e ai possibili effetti su costi, catena di fornitura e domanda. Il rischio riguarda l’azienda nel suo insieme e non può essere attribuito a un solo fornitore di nichel.
Nel mercato dei veicoli elettrici Tesla affronta anche la concorrenza dei produttori cinesi a basso costo e di Alphabet (GOOG ) Waymo nel settore dei robotaxi.
Conclusione
Il nichel è una base della transizione verso l’energia pulita, ma i suoi metodi tradizionali di estrazione danneggiano l’ambiente e minano gli stessi obiettivi che aiuta a raggiungere.
In questo contesto, la riduzione con plasma di idrogeno studiata da MPI-SusMat potrebbe ridurre alcune emissioni della produzione di nichel. Lo studio è una prova di ricerca: la scalabilità industriale e il bilancio ambientale complessivo richiedono ulteriori verifiche. Per non parlare della lega di nichel creata da minerali a bassa qualità, che può essere utilizzata direttamente nella produzione di acciaio inossidabile e, dopo ulteriori raffinamenti, come materiale per elettrodi nelle batterie. Anche i rifiuti (scorie) prodotti durante il processo possono fornire una risorsa preziosa per l’industria delle costruzioni.
Il processo potrebbe contribuire in futuro a una filiera del nichel meno emissiva, ma il suo impiego su larga scala e i vantaggi effettivi per batterie e veicoli elettrici non sono ancora dimostrati.
Studi Citati:
1. Manzoor, U., Mujica Roncery, L., Raabe, D., & Souza Filho, I. R. (2025). Nichel sostenibile abilitato dalla riduzione a base di idrogeno. Nature, 641(8062), 365–373. https://doi.org/10.1038/s41586-025-08901-7
