Le Terre Rare sono 17 tipologie di metalli rari inseriti nella tavola periodica e con nomi strani: Cerio, Disprosio, Samario, Lantanio, Terbio, Praseodimio, Promezio, Erbio, Neodimio, Scandio, Ittrio, Olmio, Europio, Itterbio, Gadolinio, Tulio, Lutezio.
Le terre rare sono elementi sempre più preziosi per molti settori d’impiego. Innanzitutto per la mobilità elettrica. Neodimio, disprosio, lantanio e terbio sono essenziali per realizzare componenti elettroniche. Sono così imprescindibili che da tempo c’è una forte tensione geopolitica internazionale per il fatto che buona parte di essi sono di proprietà della Cina. Come ha riportato Reuters, mentre continua a crescere la tensione tra Repubblica Popolare e Stati Uniti, le case automobilistiche dell’Occidente stanno cercando di ridurre la loro dipendenza da un elemento chiave dei veicoli elettrici i magneti permanenti. La stessa Russia sta mettendo a punto un piano da 1,5 miliardi di dollari per intaccare il dominio delle terre rare cinesi.
L’IMPORTANZA DELLE TERRE RARE
Ma perché le terre rare sono così importanti, tanto da venire spesso definite il «petrolio del futuro»? L’ importanza delle terre rare è connessa non solo alle intrinseche proprietà fisiche e chimiche, ma anche alla capacità di alterare quelle di altri minerali e di aumentare lo spettro delle loro applicazioni tecnologiche. La Difesa degli Stati Uniti dipende pesantemente da questi metalli, e le terre rare sono di fondamentale importanza per lo sviluppo economico e tecnologico USA. Le terre rare vanno inserire nel più ampio contesto delle materie prime. Per secoli lo scenario è stato dominato dall’oro e dal petrolio, ma poiché i trasporti e l’energia tendono via via a spostarsi dai motori a combustione e dalle fonti ad alta intensità di carbonio verso sistemi energetici maggiormente ecosostenibili le cose stanno cambiando. Ecco perché una serie di minerali noti come “terre rare” sta diventando sempre più centrale. Proprio le terre rare sono anche alla base di numerose dispute commerciali fra paesi.
Una delle loro principali caratteristiche è quella di essere magnetiche ad alte temperature. Le terre rare, per tanto, risultano componenti fondamentali per un’ampia gamma di prodotti high-tech, come smartphone, tablet, pc, hard disk, batterie ricaricabili, veicoli elettrici e ibridi, monitor, luci a led e televisori a schermo piatto.
Smartphone, computer, tablet, macchine elettriche, turbine eoliche. Sono solo alcuni esempi di tecnologie che necessitano di questi preziosi elementi. Ciascuno di loro ha uno specifico utilizzo per l’industria moderna: dall’europio presente negli schermi televisivi, al cerio per lucidare il vetro fino al lantanio utilizzato per i catalizzatori nei motori a benzina.
Li ritroviamo in un drone, in una turbina eolica, in un hard disk e nel motore di un’auto elettrica, ma anche nell’obiettivo di un telescopio e in un caccia da combattimento. Alcuni di questi elementi sono più o meno insostituibili o hanno un costo elevato. Insostituibili perchè le loro proprietà sono a volte uniche. Così, ad esempio, grazie alle qualità del neodimio e del disprosio si possono realizzare i magneti per le turbine eoliche offshore. Una volta installati, richiedono poca manutenzione e mostrano elevate prestazioni, facilitando il funzionamento di queste turbine posizionate lontano dalle coste.
LE TERRE RARE SONO IMPORTANTI PER LA TRANSIZIONE ECOLOGICA
Le terre rare includono lo scandio (Sc) e l’ittrio (Y ), più l’intera serie dei lantanidi, gli elementi chimici dal numero atomico dal 57 al 71. Nell’ordine: lantanio (La), cerio (Ce), praseodimio (Pr), neodimio (Nd), promezio (Pm), samario (Sm), europio (Eu), gadolinio (Gd), terbio (Tb), disprosio (Dy), olmio (Ho), erbio (Er), tulio (Tm), itterbio (Yb), lutezio (Lu).
Questi metalli sono essenziali per l’industria tecnologica ed elettronica, poiché sono alla base di tutti i prodotti di consumo come televisori, batterie, cellulari. Inoltre le terre rare sono essenziali per la “tecnologia verde”, ovvero per pannelli fotovoltaici e auto elettronica. Le grandi proprietà magnetiche e conduttive delle terre rare ha permesso la realizzazione di una tecnologia sempre più piccola e compatta.
Secondo i dati forniti dall’agenzia internazionale per le energie rinnovabili (Irena) nel 2020, nel mondo, sono state prodotte 243.000 tonnellate di terre rare. Il principale produttore a livello globale è la Cina, il paese asiatico da solo ha prodotto 140 mila tonnellate di terre rare. Al secondo posto si trovano gli Stati Uniti, la cui produzione, nettamente inferiore rispetto a quella cinese, è di 38 mila tonnellate. Altri importanti produttori sono il Myanmar, con 30mila tonnellate metriche nel 2020, e l’Australia (17.000). Seguono Madagascar (8.000), India (3mila), Russia (2.700), Thailandia (2.000), Vietnam e Brasile (entrambi con 1.000) e Burundi (500).
L’IMPIEGO DELLE TERRE RARE
L’impiego di questi elementi, inoltre, è ormai fondamentale in tanti settori, come nell’industria aerospaziale ed elettronica o nell’ambito medico, petrolchimico, delle comunicazioni ottiche o energetico. Non solo, le terre rare vengono utilizzate anche per la “tecnologia verde”, ovvero per pannelli fotovoltaici e auto elettriche la cui diffusione è prevista in forte crescita nei prossimi anni.
Secondo i dati la Cina risulta il primo Paese per riserve con 44 miliardi di tonnellate. Seguono Vietnam, Brasile e Russia. La scoperta della compagnia di stato svedese Lkab nella regione settentrionale di Kiruna, per tanto, può rappresentare un punto di svolta per l’economia dell’intera Europa.
Preziose e fondamentali per lo sviluppo della tecnologia verde e non solo: le Terre rare, anche definite con l’acronimo REE (Rare Earth Elements), sono 17 metalli presenti nella tavola periodica degli elementi chimici, con colori che variano dal grigio all’argento. Includono lo scandio (Sc) e l’ittrio (Y ), più l’intera serie dei lantanidi, gli elementi chimici dal numero atomico dal 57 al 71. Nell’ordine: lantanio (La), cerio (Ce), praseodimio (Pr), neodimio (Nd), promezio (Pm), samario (Sm), europio (Eu), gadolinio (Gd), terbio (Tb), disprosio (Dy), olmio (Ho), erbio (Er), tulio (Tm), itterbio (Yb), lutezio (Lu). Le loro straordinarie proprietà magnetiche e conduttive ne implementano l’utilizzo in svariati ambiti, dall’industria elettronica e tecnologica a quella aereonautica e militare.
IL RUOLO STRATEGICO DELLE TERRE RARE
Ripensare i modelli di sviluppo, per garantire un approvvigionamento energetico capace di non impattare sull’ambiente: è questa la sfida che i cambiamenti climatici, in modo sempre più impellente, stanno presentando all’umanità.
Per affrontarla, la transizione energetica è strumento indispensabile, poiché si pone come obiettivo il passaggio da un mix energetico basato sui combustibili fossili a uno a basse o a zero emissioni di carbonio, basato sulle fonti rinnovabili. Un vero e proprio cambio di paradigma centrato sulla decarbonizzazione, cioè l’abbandono progressivo delle fonti fossili e la dismissione delle centrali a carbone. In questo processo, le Terre rare rivestono un ruolo particolarmente strategico: per le loro preziose proprietà elettrochimiche, magnetiche e ottiche, sono metalli fondamentali per la realizzazione di prodotti di alta tecnologia, tra cui quelli indispensabili per l’approvvigionamento di energia rinnovabile come pannelli solari e turbine eoliche. Per questo, pur essendo ancora poco conosciute, le Terre rare sono legate a doppio filo al futuro sostenibile dell’umanità: su di loro, infatti, puntano la chimica verde e l’economia rinnovabile.
Le terre rare, grazie alle loro particolari caratteristiche fisico-chimiche, risultano di fondamentale importanza nella componentistica di materiali di altissima tecnologia.
LA DOMANDA E L’OFFETTA DELLE TERRE RARE
L’aumento della domanda e le annunciate restrizioni all’export da parte della Cina hanno da un lato riattivato alcuni investimenti in miniere marginali in Usa e in Australia e dall’altro fatto riprendere le esplorazioni in nuove miniere (come ad esempio in Tanzania,
Kazhakistan, Sri Lanka e Thailandia); ma soprattutto si sono registrati notevoli aumenti dei prezzi delle Terre Rare, che hanno subito anche aumenti del 700% (Europio).
Il 25 per cento della produzione mondiale di Terre Rare viene impiegata nel settore dei magneti che, unito al settore dei catalizzatori per fluidi e alle polveri lucidanti, rappresenta più della metà del totale. Circa il 50% dei materiali rari viene impiegato in settori nei quali il potenziale di recupero è molto alto: magneti, batterie in lega, vetro, fosfori.
Le Terre Rare sono utilizzate in moltissimi campi: dalle pale eoliche alla chimica, dalla produzione di smartphone e PC all’automotive, dall’industria dei magneti alla produzione di catalizzatori. Pur definendosi “rari”, i preziosi metalli non sono così difficili da reperire poiché si trovano in abbondanza negli Stati Uniti, in Vietnam, brasile, Russia e Australia. Tuttavia, quello che è raro, è trovarli in una concentrazione tale da supportare un’estrazione profittevole.
A riguardo, è la Cina a esercitare il monopolio: possiede circa un terzo delle riserve mondiali di Terre rare (44 milioni di tonnellate cubiche) e detiene il primato della loro produzione raggiungendone quasi il 60%. Seguono gli Stati Uniti, secondo produttore con il 15,5% del totale globale. Pur essendo presenti in abbondanza, la maggiore difficoltà nel reperire i preziosi metalli è legata al loro procedimento di lavorazione, raffinazione e purificazione: le sostanze passano attraverso una serie di step che coinvolgono in più stadi acidi e filtraggi. Si tratta di molteplici passaggi che generano consistenti scarti tossici e implicano un costo ambientale elevatissimo: è stato calcolato che la lavorazione di una tonnellata di metalli delle terre rare produce circa 2.000 tonnellate di rifiuti tossici. Ecco perché, per procedere in modo coerente verso la transizione ecologica, è di fondamentale importanza elaborare nuove soluzioni di estrazione e lavorazione dei metalli e ridurne la domanda.
CONCLUSIONE
Pur essendo poco conosciuti, i Rare Earth Elements permettono la produzione e il funzionamento di oggetti che fanno parte della quotidianità umana: si possono trovare all’interno degli smartphone, nei touchscreen, nelle lampade, negli hard disk dei computer. Ma sono anche alla base di fibre ottiche e laser, di molte apparecchiature mediche, nelle batterie per le auto elettriche. Costituiscono magneti permanenti, sensori elettrici, convertitori catalitici indispensabili per la produzione di tecnologie green come turbine eoliche e pannelli fotovoltaici.
Per questo, senza Terre rare non esisterebbe la transizione ecologica o digitale: la versatilità di utilizzo le rende indispensabili e la loro domanda, è destinata a crescere in modo esponenziale nei prossimi anni.
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