venerdì, Novembre 15

Alla scoperta delle terre rare Ecco cosa sono le terre rare, in quali campi vengono utilizzate e chi sono i maggiori produttori e consumatori

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La scorsa settimana, mentre in Italia ed in tutta Europa l’attenzione era rivolta completamente al voto continentale per il rinnovo del Parlamento Europeo, la guerra commerciale tra Stati Uniti e Cina proseguiva senza colpo ferire e dalle sanzioni economiche scivolava su un altro terreno di scontro, forse decisivo: le terre rare.

Le relazioni tra Pechino e Washington sono diventate nuovamente tese allinizio di questo mese dopo un periodo in cui, invece, cresceva la fiducia verso il raggiungimento di un accordo commerciale tra i due Paesi. Durante i primi giorni di maggio, a margine dell’undicesimo incontro tra la delegazione economica cinese e quella statunitense, il Presidente degli Stati Uniti, Donald Trump ha messo pressione al Governo cinese minacciando un rialzo dal 10 al 25% su 200 miliardi di dollari di importazioni dalla Cina, qualora non si fosse giunti ad un’intesa entro il 10 maggio. Laccordo non si è concretizzato e, puntualmente, sono scattate le nuove sanzioni. La risposta cinese non si è fatta attendere: tre giorni dopo, infatti, Pechino ha annunciato che dal primo giugno aumenterà le tariffe su circa 60 miliardi di dollari di importazioni americane.

Anche sul fronte Huawei si sono smosse le acque. Nei giorni scorsi Google ha prospettato di sospendere le attività con il colosso cinese delle telecomunicazioni – che l’Amministrazione Trump ha messo al bando per motivi di sicurezza nazionale – il che significa che Huawei dovrebbe perdere laccesso agli aggiornamenti di Android, il sistema operativo dell’azienda informatica americana.  Insieme a Google, anche altre aziende statunitensi produttrici di chip e microchip, come Broadcom, Intel, Qualcomm e Xilinx, hanno interrotto i loro rapporti con Huawei.

Queste manovre, però, se da una parte sembrano mettere Huawei e Pechino all’angolo, dall’altra, hanno spinto il Presidente cinese, Xi Jinping, ad alzare il tiro e spostare lo scontro sulle terre rare: un campo che potrebbe – almeno sul breve periodo – far pendere la bilancia a favore del Dragone Rosso.

Che la Cina si stia muovendo in questo senso si è capito dalle parole del ‘Global Times’, quotidiano online in lingue inglese, voce del Partito Comunista Cinese (PCC), che, in un editoriale del 16 maggio scorso, ha così delineato la sua strategia: «la guerra commerciale sta spingendo la Cina a riconsiderare la sua strategia sulle terre rare». Non a caso, qualche giorno dopo, precisamente lunedì 22 maggio, Xi è volato a Ganzhou, nella provincia orientale dello Jiangxi, per osservare da vicino le operazioni della JL Mag Rare-Earth Co., Ltd, azienda leader a livello internazionale nei processi di produzione e sviluppo delle terre rare.

 

COSA SONO LE TERRE RARE?

Le REEs (Rare Earth Elements), o terre rare, sono degli elementi chimici presenti nella crosta terrestre, con proprietà fisiche e chimiche uniche, diventati vitali per una vasta gamma di industrie che hanno a che fare con le più moderne e sofisticate tecnologie.

Smartphone, computer, diodi a emissione di luce (LED), televisori, monitor, generatori di turbine eoliche, batterie di veicoli ibridi ed elettrici, sono solo alcuni degli esempi di prodotti in cui sono presenti i REEs, il cui utilizzo, dunque, spazia in molti settori, dallassistenza sanitaria ai trasporti, dalle reti di comunicazione allenergia rinnovabile. Ma gli elementi delle terre rare rivestono anche un ruolo importante nel campo della Difesa, poiché sono componenti essenziali per motori a reazione, sistemi di guida missilistica, sistemi di difesa antimissile, satelliti e sistemi di comunicazione.

Gli elementi delle terre rare sono in totale 17 e comprendono scandio, ittrio e i 15 elementi di lantanidi (o lantanoidi). Vediamo, dunque, quali sono, il loro simbolo ed il loro numero atomico: scandio (Sc, 21); ittrio (Y, 39); lantanio (La, 57); cerio (Ce, 58); praseodimio (Pr, 59); neodimio (Nd, 60); promezio (Pm, 61); samario (Sm, 62); europio (Eu, 63); gadolinio (Do, 64); terbio (Tb, 65); disprosio (Dy, 66); olmio (Ho, 67); erbio (Er, 68); tulio (Tm, 69); itterbio (Yb, 70); liutezio (Lu, 71). Questi, poi, sono tradizionalmente suddivisi in due gruppi in base al loro peso atomico: dal lantanio al gadolinio sono raggruppati come elementi leggeri (LREE), mentre dal terbio al lutezio come ‘elementi pesanti’ (HREE). L’ittrio, pur essendo atomicamente leggero, è incluso nel gruppo HREE perché ne condivide le proprietà chimiche e fisiche comuni.

I loro usi pratici dipendono spesso dalle loro diverse proprietà fisiche – specifiche per ogni elemento – che dipendono a loro volta dalla loro struttura atomica e anche dalle dimensioni.

Sebbene le REEs  -che si trovano principalmente nella carbonatiti, cioè in rocce ignee (o magmatiche) o ignee alcaline – vengano utilizzati in maniera ridotta nella composizione dei prodotti in cui vengono assimilati, la loro presenza è fondamentale, dato che senza anche quella minima parte i dispositivi sarebbero meno performanti o, addirittura, non funzionerebbero.

QUANDO SONO STATE SCOPERTE LE TERRE RARE?

La prima descrizione di un minerale contenente terre rare venne pubblicata nel 1788, l’anno dopo che il tenente dell’Esercito svedese, Carl Axel Arrhenius, ebbe scoperto un minerale nero in una piccola cava a Ytterby, una cittadina vicino a Stoccolma: da quel minerale, che era in realtà una miscela di terre rare, fu isolato per la prima volta il cerio nel 1803.

Fu solo nel 1839 che Carl Gustav Mosander, chirurgo, chimico e mineralista svedese, dimostrò che le terre isolate dai minerali non erano elementi, ma miscele di ossidi elementari. Fu, infatti, proprio analizzando un composto di cerio che Mosander scoprì il lantanio. Lo studioso svedese, allora, proseguì su questa fruttuosa strada e arrivò, nel 1843, ad individuare lerbio, il terbio e il didimio. Qualche anno più tardi, nel 1885, il chimico austriaco, Carl Auer von Welsbach, scoprì che il didimio era in realtà una miscela di due elementi: il neodimio e il praseodimio.

Il successivo isolamento di tutte le singole terre rare in forma elementale è avvenuto tramite un lungo processo culminato nel 1947, quando il promezio venne separato dai prodotti di fissione delluranio.

 

LE TERRE RARE NON SONO POI COSÌ RARE

A discapito del nome con cui vengono identificate, le terre rare non sono particolarmente rare. Come spiega la Geological Society of London, in termini di percentuale nella crosta continentale terrestre, il cerio è il più abbondante, con 43 parti per milione (ppm), seguito da lantanio (20 ppm) e neodimio (20 ppm), mentre l’elemento delle terre rare più raro è il tulio (0,28 ppm), ad eccezione del promezio, praticamente assente a causa della sua radioattività. La loro abbondanza, dunque, è paragonabile ad altri elementi importanti come il litio (17 ppm), il rame (27 ppm), lo stagno (1,7 ppm) e l’uranio (1,3 ppm) e addirittura superiore alloro (0,005 ppm)

La ragione della confusione terminologica deriva in parte dalla reattività degli elementi, che rende difficile isolarli in forma pura, e dalla somiglianza delle loro proprietà chimiche, che rende faticoso separarli gli uni dagli altri.

 

DOVE SI TROVANO

Le principali riserve di terre rare si trovano in: Cina, Russia, Stati Uniti, Australia, Brasile, India, Malesia, Tailandia, Vietnam, Canada e Sudafrica. La Cina possiede il 37% delle riserve mondiali di terre rare, seguono Brasile e Vietnam (18%), Russia (15%), mentre il restante 12% si trova negli altri Paesi.

Bayan Obo, nella Mongolia Interna, regione della Cina settentrionale, è il giacimento di terre rare più grande del mondo. Costituito da tre corpi minerari principali si estende in lunghezza per 18 km, Bayan Obo costituisce il 50% della produzione di terre rare cinesi, mentre l’intera regione, la Mongolia Interna al 70-80%. Altri depositi più piccoli si trovano nelle province Shandong, Sichuan, Jiangxi e Guangdong.

Altri importanti siti REEs si trovano in India occidentale, in Australia occidentale, nella penisola di Kola, in Russia, e nella provincia di Capo Occidentale, in Sudafrica.

 

PRODUTTORI E CONSUMATORI

Prima della metà degli anni 60 i principali produttori di terre rare erano Brasile, India e Sudafrica, ma furono poi soppiantati dagli Stati Uniti che, grazie alle riserve della miniera di Mountain Pass, nel sud-est della California, detennero lo scettro come più grande Paese produttore ed esportare di REEs fino agli inizi degli anni 90.

Negli anni 2000, però, gli USA dovettero cedere il primato alla Cina, che aveva iniziato ad estrarre e ‘separare’ (lavorare) terre rare già negli anni ’80. Un primato che Pechino detiene ancora oggi dopo aver, gradualmente, monopolizzato la produzione globale di questi elementi: al 2011 la produzione cinese di terre rare si attestava al 95%. Come riportato nel report stilato nell’aprile scorso dall’U.S. Geological Survey, tra il 2011 e il 2017, la Cina ha prodotto circa l84% delle terre rare del mondo, seguita dall’Australia con circa l’8% della produzione.

La Cina ha costruito la sua leadership nel settore favorita anche da una richiesta di terre rare che si è impennata col tempo e col progredire della tecnologia. Se tra gli anni ’90 e primi del 2000, infatti, Pechino ha svenduto i suoi minerali a prezzi bassissimi, facendo crollare praticamente la concorrenza che non poteva competere, una volta detenuto il monopolio della produzione di REEs, ha aumentato i prezzi fino al 500%. L’incessante e incalzante dominio della Cina ha portato, nel 2002, alla chiusura della miniera di Mountain Pass, la quale è stata riaperta solamente dieci anni dopo, nel 2012, per poi chiudere nel 2015 per bancarotta della società mineraria che la gestiva, la Molycorp, ed essere nuovamente riattivata nel 2018 dalla MP Materials.

I principali consumatori di terre rare sono Stati Uniti, Giappone e, ovviamente, Cina, la quale detiene il primato anche in questa classifica. Una disputa tra Giappone e Cina, con questa che bloccò temporaneamente le esportazioni di terre rare verso Tokyo nel 2010, rese per la prima volta evidente quanto siano importanti questi elementi e, al contempo, quanto sia pericoloso che una sola Nazione ne detenga la maggior parte della produzione.

Come spiega l’autorevole centro di ricerca americano Stratfor, nel 2018, la Cina ha esportato 53.000 tonnellate di elementi di terre rare e importato 41.400 tonnellate.

Proprio la grande domanda cinese ha reso possibile la prevista espansione della struttura di Lynas in Malesia e della miniera di Mount Weld in Australia.

 

PROBLEMI AMBIENTALI LEGATI ALLA PRODUZIONE DELLE TERRE RARE

La crescente domande di terre rare degli ultimi anni ha sollevato problemi legati all’ambiente e all’impatto che possono avere i processi di lavorazione degli elementi. Per la loro estrazione e raffinazione, infatti, sono richieste grandi quantità di acidi corrosivi e tossine cancerogene. Spesso, i metalli sono intrecciati con materiali radioattivi dal nucleo della terra: materiali che vengono rilasciati e contribuiscono ad inquinare acqua, terra e aria. A causa di questi fattori, è stato calcolato che la lavorazione di una tonnellata di metalli delle terre rare produce circa 2.000 tonnellate di rifiuti tossici.

 

RICICLO E RIUSO DELLE TERRE RARE

Il problema del riciclo e del riuso delle terre rare è sorto solamente dopo il 2010, dopo l’aumento dei prezzi delle REEs dovuto al blocco delle esportazioni da parte della Cina. Gli elementi delle terre rare non si degradano e, perciò, potrebbero essere riutilizzati come materiale riciclabile, ma solo l1% dei prodotti finiti viene riciclato. I progressi, però, possono essere fatti nel riciclaggio delle REEs contenute nei magneti, nelle lampade a LED, nelle batterie e nei catalizzatori . Come fanno notare numerosi studi, gli sforzi di riciclaggio sono minimi, perciò ci vorrà troppo tempo affinché si sviluppi una catena di approvvigionamento alternativa concreta.

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