Quando parliamo di terre rare non stiamo indicando una porzione di territorio immaginario, ma di elementi chimici della tavola periodica.
Soprannominate le vitamine dell’era moderna, per le loro particolari proprietà (conducibilità elettrica, stabilità termica), le terre rare vengono utilizzate in prevalenza nel settore dell’energie rinnovabili, in particolare nell’eolico e nel fotovoltaico, ma anche nella produzione di componenti per dispositivi come PC, smartphone e tablet. Ma non è tutto oro quel che luccica…
Dove si trovano le terre rare?
Diversamente dal loro nome, la presenza di terre rare è copiosa, addirittura superiore ad altri minerali come il rame e il nichel. A renderle “rare” è la loro distribuzione geografica: si trovano in abbondanza negli Stati Uniti, in Vietnam, Brasile, Russia, Australia e Groenlandia. Al momento però il leader del settore è la Cina, la quale possiede il maggior numero di giacimenti e controlla circa il 90% della produzione totale mondiale, sfiorando livelli monopolistici.
L’applicazione nell’eolico: il Neodimio
Le terre rare permettono la produzione di energia pulita, poiché sono fondamentali per il funzionamento delle turbine eoliche. Uno degli elementi in questione, il Neodimio, fu scoperto nel 1885 e oggi viene utilizzato principalmente per produrre magneti molto performanti.
L’utilizzo di super magneti al Neodimio consente di creare generatori a magneti permanenti, i quali hanno il vantaggio di garantire performance elevate. Questa tecnologia consente di costruire strutture eoliche differenti rispetto a quelle tradizionali; il gearbox (moltiplicatore di giri) non è più necessario ed in questo modo si evita di installare un componente costoso, ingombrante e che potrebbe usurarsi con il passare del tempo, diminuendo i livelli di affidabilità.
L’applicazione nel fotovoltaico: l’Ytterbium e l’Erbium
Per quanto riguarda il fotovoltaico, aggiungendo uno strato “drogato” di Ytterbium ed Erbium ai pannelli di silicio è possibile aumentare il rendimento di circa il 40%. Questi processi denominati di up/down conversion compensano le perdite energetiche dei fotoni aumentando il range di cattura delle onde elettromagnetiche. L’up converter diminuisce le perdite di trasmissione trasformando almeno due fotoni di bassa energia in fotoni con un alto contenuto energetico. Al contrario, nel down converter i fotoni vengono sottoposti al quantum cutting, cioè la strategia opposta dell’up converter, aumentano la disponibilità dell’irradianza solare del 32%.
Il paradosso delle terre rare
Senza terre rare non esisterebbe la transizione ecologica e digitale. Questi minerali trovano impiego negli smartphone, a bordo delle auto ibride e nei motori elettrici, nei laser, nei cavi a fibra ottica e, come abbiamo visto, negli impianti eolici e fotovoltaici. Le auto elettriche richiedono sei volte i minerali e i metalli rispetto ai motori tradizionali. Le turbine 30 volte di più. Significa che la domanda di terre rare e metalli critici è destinata ad aumentare da 3 a 7 volte entro il 2040.
Tuttavia, per poter separare i metalli sono richiesti acidi e solventi organici che risultano essere dannosi sia per il contesto ecologico, sia per le emissioni di CO2 che vengono prodotte durante l’estrazione, ma anche per le scorie radioattive e chimiche che vengono rilasciate nell’ambiente. Non è un caso che la Cina sia il leader mondiale delle terre rare, a causa anche delle sue politiche ecologiche meno restrittive. Ad ogni modo, negli ultimi anni il governo cinese con una serie di accordi commerciali in Australia e Groenlandia sta delocalizzando l’estrazione delle terre rare.
Prove tecniche di nuovi approcci di produzioni più sostenibili di terre rare sono in fase di test, limitando le scorie radioattive e l’impatto ambientale sulle comunità locali, ma si tratta di investimenti ingenti in cui le multinazionali che se ne occupano hanno lavorato per lo più in perdita.
Da questo punto di vista, gli sconvolgimenti geopolitici alle porte dell’Europa sono anche guidati da interessi economici legati a questi preziosi elementi: l’Ucraina pur essendo uno dei Paesi al mondo più ricchi di risorse minerarie, non le ha ancora sfruttate.
