Terre rare e materie prime critiche: quali sono e perché sono sempre più importanti

Alcune scoperte sono state talmente potenti da cambiare per sempre la storia della razza umana, plasmando il mondo anche secoli dopo. Partiamo dal 27 Agosto 1859, quando a Titusville, un piccolo paesino in Pennsylvania di soli 125 abitanti, Edwin Drake scopre, a 21,2 metri di profondità, il primo pozzo di petrolio al mondo.

La apertura apertura del primo pozzo petrolifero redditizio della storia portò alla nascita dell'industria petrolifera statunitense e alla fondazione, nel 1870, della prima compagnia petrolifera, la Standard Oil dell'affarista J. D. Rockefeller oggi conosciuta come Esso.

In seguito al rifiuto di un finanziamento per costruire dei macchinari per estrarre il greggio, Drake progettò una torre di trivellazione basata sul semplice assemblaggio di un bastone di legno con una trivella a bilanciere, mossa da un movimento alternato verticale.

Poco meno di quarant'anni dopo, il 26 Maggio 1908, George Bernard Reynolds, di professione geologo, scoprì il primo pozzo di petrolio del Medio Oriente fra le sabbie della Persia [divenuta Iran dal 1935]. La vita di Reynolds - che aveva ricevuto dal suo committente, l'inglese William Knox D'Arcy, un pragmatico ultimatum ["Scava fino a 1.600 piedi e poi arrenditi"] - cambiò radicalmente e così quella del resto del mondo. Dal greggio, che negli anni a venire verrà chiamato oro nero, dipenderanno – e dipendono ancora - gli equilibri politici ed economici dell'intero pianeta e – purtroppo – la vita e la morte di milioni di persone.

Terre rare e materie prime critiche potrebbero fare la stessa cosa, smuovendo l'ago della bilancia mondiale, sovvertendo e scombussolando rapporti fra Nazioni emergenti e ricche che – tanto nel bene quanto nel male – hanno plasmato il mondo come lo conosciamo ora.

Al fine di non ripetere gli errori del passato e di non perdere il proprio posto nella catena alimentare economica mondiale, i Paesi ricchi stanno lavorando da diversi anni a strategie di approvvigionamento e gestione di questi preziosi asset, osservati attentamente dall'opinione pubblica, che chiede filiere sicure, trasparenti e rispettose sia dell'ambiente sia delle persone. Come sottolineato dalla presidente dell'Unione Europea, Ursula von der Leyen nel 2022:

"Le materie prime come il litio e le terre rare stanno sostituendo sempre più il gas e il petrolio al centro della nostra economia; l'UE, di fronte alla crescente domanda e l'elevata concentrazione del mercato, deve evitare di cadere nella stessa dipendenza del petrolio e del gas".

Se cosa fosse il petrolio è sempre stato abbastanza chiaro, altrettanto non si può dire delle cosiddette terre rare e delle materie prime critiche, a partire da quali elementi rientrano in ciascuna categoria.

Le terre rare.

Le terre rare, conosciute anche come 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),l'ittrio (Y ), l'intera serie dei lantanidi e gli elementi chimici compresi fra il numero atomico dal 57 e il 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).

A renderle così preziose sono le loro straordinarie proprietà magnetiche e conduttive, mentre a renderle rare non è la loro scarsa reperibilità, quanto la loro concentrazione. Esistono infatti abbondanti giacimenti di questi metalli negli Stati Uniti, in Vietnam, Brasile, Russia, Australia e ovviamente Cina; tuttavia non dappertutto la loro concentrazione è tale da giustificare la spesa dell'attività estrattiva.

Secondo alcuni ricercatori del Massachusetts Institute of Technology [MIT], che hanno redatto lo studio "Rare Earth Elements - A comprehensive background":

"Gli elementi delle terre rare sono presenti in molti minerali ma tipicamente in concentrazioni troppo basse per essere raffinati in modo economico; si stima che la concentrazione di REE nella crosta terrestre sia compresa tra 150 e 220 parti per milione, che è superiore alla concentrazione di altri metalli estratti per uso industriale, come rame e zinco. La concentrazione di cerio, la terra rara più abbondante, è approssimativamente uguale a quella del rame sebbene le altre REE siano molto più rare. Tuttavia, i REE di solito non sono concentrati nei depositi di minerali in quantità che possono essere facilmente o economicamente estratte".

Oltre a questo vi è il problema della raffinazione, come spiega nuovamente l'Istituto Tecnologico:

"La raffinazione comporta la separazione di un elemento dal suo minerale attraverso la rimozione delle impurità: al fine di diminuire il costo del trasporto dell'enorme quantità di minerale necessario al processo, questo viene spesso effettuato presso la miniera stessa. Il raffinamento avviene attraverso la separazione fisica delle REE mediante varie tecniche chimiche, che a volte comportano migliaia di passaggi, e ogni materiale richiede un iter diverso dagli altri. A causa dell'elevato numero di fasi che le REE devono attraversare per essere purificate vi è un'enorme quantità di rifiuti tossici e radioattivi generati dai sottoprodotti, che devono essere gestiti tramite riciclaggio o pompaggio ad un serbatoio di raccolta. Questi rifiuti comportano diversi problemi di salute e ambientali che devono essere affrontati nel sito di estrazione…".

Date queste considerazioni, la strada ritenuta unanimamente migliore è quella del recupero delle terre rare dalle apparecchiature elettriche ed elettroniche, ovvero dalle RAEE, lasciando intatti – o quasi – i giacimenti sotterranei.

In Europa sono nati diversi centri di riciclaggio, in particolare per le batterie delle auto elettriche e recentemente un gruppo di giovani ricercatori dell'Università di Milano-Bicocca ha lanciato il progetto RAREevolution, che mira a recuperare le terre rare dai rifiuti elettronici (RAEE) utilizzando le nanotecnologie.

Inoltre, ad inizio anno è stato scoperto un giacimento di terre rare, a Kiruna [nel nord della Svezia] cittadina in cui è già presente una delle miniere di ferro più grandi al mondo, gestita dal gruppo minerario Lkab. Sebbene sia ancora troppo presto per conoscere le caratteristiche del giacimento, Ursula von der Leyen ha tempestivamente annunciato l'istituzione di un fondo sovrano per l'industria.

Le materie prime critiche.

Per materie prime critiche [Critical Raw Materials, CRMs] si intendono quelle non alimentari e non energetiche i cui problemi di approvvigionamento – dal punto di vista politico, commerciale e ambientale - rendono prioritario un cambio di strategia economica e un forte aggiornamento tecnologico.

A partire dal 2011, ogni tre anni, viene stilata ed aggiornata la lista di CRMs a livello europeo, definita sulla base dell'importanza economica in specifici settori economici che rivestono un ruolo centrale per l'economia comunitaria e del rischio di approvvigionamento per l'industria europea, dipendente dalle condizioni di stabilità politica ed economica dei paesi produttori, dal potenziale di sostituibilità e dal grado di riciclo.

L'ultima lista, aggiornata a Marzo 2023, definisce come materie prime critiche i seguenti elementi: rame, tungsteno, cobalto, nichel [grado batteria], magnesio metallico, metalli del gruppo del platino [iridio, palladio, platino, rodio e rutenio], manganese [grado batteria], grafite naturale [grado batteria], germanio, boro [grado metallurgico], elementi di terre rare per magneti [neodimio, praseodimio, terbio, disprosio, gadolinio, samario e cerio], titanio metallico, bismuto, gallio, litio [grado batteria], silicio metallico.

A proposito delle materie prime critiche, l'Unione Europea ha messo a disposizione – tramite i propri canali ufficiali - l'RMIS – Raw Materials Information System ovvero un sistema informativo con cui è possibile conoscere quali elementi sono necessari in un determinato settore [fonti rinnovabili, campo medico, e così via] e anche conoscere la carta di identità di ogni singolo elemento della lista [aggiornata al 2020].

Per accedervi dovete scegliere il bottone "Raw materials’ profile".

Da diversi anni, entro i confini europei, sono nate iniziative strategiche sulle materie prime come la European Innovation Partnership [EIPs] e la Knowledge Innovation Community [EIT], il più grande consorzio nel settore a livello mondiale, la cui finalità è quella di consentire la competitività sostenibile del settore europeo dei minerali, dei metalli e dei materiali lungo la catena del valore guidando l'innovazione, l'istruzione e l'imprenditorialità.

La EIT RawMaterials unisce più di 300 partner provenienti da importanti industrie, università e istituti di ricerca di oltre 20 paesi dell'UE che sono attivi lungo l'intera catena del valore delle materie prime: dall'esplorazione, l'estrazione mineraria e la lavorazione dei minerali alla sostituzione, al riciclaggio e all'economia circolare.