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Metalli più unici che rari

30 gennaio 2019

Ci sono minerali, dai quali dipendono l’industria militare, aerospaziale ed elettronica, così rari che possederne i giacimenti equivale ad esercitare un enorme potere sull’economia globale. La Cina estrae e produce in maniera quasi esclusiva questi materiali e ne sfrutta il valore  e l’importanza per consolidare il suo ruolo di superpotenza. Metalli dai nomi impossibili, sconosciuti fino ad un secolo fa, oggi sono la chiave per le tecnologie più avanzate. Vengono chiamati “terre rare” e interromperne la fornitura metterebbe in ginocchio l’industria militare, aerospaziale ed elettronica mondiale. Quando nel 1787 , in una cava di un villaggio su una delle tante isole dell’arcipelago di Stoccolma, un chimico scoprì un minerale nero mai visto prima, capì subito di trovarsi di fronte a una sostanza rara a cui diede il nome di itterbite. Una decina di anni dopo un professore dell’università finlandese di Turku si rese conto che quel minerale era un miscuglio di tanti ossidi di elementi mai analizzati prima, ai quali iniziò a riferirsi come terre rare, sebbene (a sua insaputa) si trattasse di sostanze abbondantemente diffuse sulla crosta terrestre. Da quell’insolito miscuglio si riuscirono a estrarre due nuovi elementi a cui si diede il nome di ittrio e di cerio, quest’ultimo per il suo colore chiaro simile alla cera. Correva l’anno 1803. Nel 1907 si scoprì il lutezio, diciassettesimo e ultimo elemento di quello strano miscuglio. Il nome terre rare è un termine improprio. Almeno sedici dei diciassette elementi costituenti il gruppo non sono così rari come suggerisce il nome. Furono denominate “terre” poiché la maggior parte fu identificata durante il XVIII e il XIX secolo, quando si soleva dare questo nome ai minerali che non potevano essere modificati dalle fonti di calore, e “rare” perché in confronto con altre terre, tipo la calce o la magnesia, erano relativamente meno abbondanti. Oggi, le cosiddette terre rare sono un gruppo di diciassette elementi chimici nella tavola periodica, dal lantanio (La) al lutezio (Lu), a cui si aggiungono lo scandio (Sc) e l’ittrio (Y). I primi quindici elementi sono anche detti lantanoidi, a cui si aggiungono lo scandio e l’ittrio poiché questi tendono a presentarsi negli stessi giacimenti di minerali dei lantanoidi e presentano proprietà chimiche simili. Se si pensa al solo cerio, il più abbondante dei lantanoidi, si scopre che è più comune nella crosta terrestre di quanto lo sia il rame mentre il neodimio, il lantanio, l’ittrio e lo scandio sono più abbondanti dell’altrettanto comunissimo piombo. In ogni caso tutti i lantanoidi, eccetto il promezio, sono in media più abbondanti dell’argento, dell’oro e del platino. Dunque le terre rare non sono rare in termini di abbondanza crostale media, quanto piuttosto per la bassa concentrazione dei loro depositi, normalmente meno del 5 per cento in peso, che rende i costi di estrazione così alti da non essere economicamente giustificati, a meno che i costi della manodopera siano estremamente bassi o siano sostenuti da sussidi statali. Intorno al 1990 la Cina è diventata il più grande produttore al mondo di elementi delle terre rare superando gli Stati Uniti. Anche India, Brasile e Malesia estraggono e perfezionano quantità significative di terre rare. Poche persone sono consapevoli dell’enorme importanza che gli elementi delle terre rare hanno sulla loro vita quotidiana. Oggi è quasi impossibile che un qualunque componente con un certo contenuto tecnologico non abbia tra i suoi costituenti una percentuale di terre rare, normalmente nell’ordine dello 0,1-5 per cento in peso, fatta eccezione per i magneti permanenti, che contengono circa il 25 per cento di neodimio, quantità che, sebbene minime, risultano fondamentali, poiché nessuno di questi dispositivi funzionerebbe allo stesso modo, o sarebbe significativamente più pesante, se non contenesse elementi del gruppo delle terre rare. L’utilizzo delle terre rare si estende quasi illimitatamente in industrie di primaria importanza come l’aerospazio e difesa, l’energia nucleare, i superconduttori per alte temperature, i cavi di fibre ottiche a larghissima banda, i computer e i telefoni cellulari, l’acciaio e i pigmenti per le ceramiche. Le dozzine di motori elettrici in una tipica automobile, così come i diffusori del suo sistema audio, usano magneti permanenti al neodimio-ferro-boro; i sensori elettrici impiegano zirconia stabilizzata con ittrio per misurare e controllare il contenuto di ossigeno del carburante; il convertitore catalitico a tre vie utilizza ossidi di cerio per ridurre gli ossidi di azoto in azoto gassoso e ossidare il monossido di carbonio e gli altri idrocarburi incombusti in anidride carbonica e acqua nei prodotti di scarico; i fosfori degli schermi ottici contengono ossidi di ittrio, europio e terbio; il parabrezza, gli specchi, le lenti e altri componenti di vetro sono lucidati usando ossidi di cerio; le batterie ricaricabili delle automobili ibride sono costituite di idruro metallico di nickel-lantanio; e perfino la benzina o il gasolio che alimentano il veicolo sono stati raffinati utilizzando catalizzatori di cracking contenenti lantanio e cerio. Verso la fine degli anni ’90, la Cina fornisce oltre il 90 per cento dell’offerta mondiale delle terre rare. Nel frattempo, le terre rare acquistano una visibilità sempre maggiore a causa del riconoscimento delle proprietà critiche e specializzate che esse contribuiscono a fornire a migliaia di applicazioni tecnologiche combinate con la forte dipendenza del mondo da un unico produttore, la Cina, che, per ovvie ragioni legate ai costi di produzione insostenibili dal resto del mondo, ne detiene il monopolio della produzione e fornitura, portando alla chiusura molte cave di terre rare dei paesi occidentali, inclusa la storica Mountain Pass in California. Le riserve mondiali di terre rare sono stimate a 120 milioni di tonnellate e, seppure in diverse concentrazioni di ossidi, giacimenti si trovano in tutto il mondo, particolarmente in Cina (37 per cento), Brasile (18 per cento) e Russia (15 per cento).  Con le sue grandi riserve naturali, è presumibile che la Cina continui a dominare sia l’offerta sia la domanda globale di terre rare alle quali si aggiungono sia l’eccesso di scorte sia la sovracapacità produttiva del paese che pone limiti alla ripresa e all’espansione della produzione mineraria al di fuori della Cina, almeno nel breve e medio periodo. Si stima che i consumi interni cinesi passino dalle 90 mila tonnellate del 2014 alle 150 mila del 2020. Negli ultimi anni, gruppi di esperti convocati da istituti di ricerca e agenzie governative come il Consiglio Nazionale delle Ricerche, il Dipartimento dell’Energia degli Stati Uniti, la Commissione Europea e l’American physical society hanno evidenziato come gli elementi chimici del gruppo delle terre rare siano fondamentali per le nuove tecnologie utilizzate per la produzione di energia pulita e di componenti elettronici sia di largo consumo sia per specifiche applicazioni militari e aerospaziali, e come esista un alto rischio di interruzioni dell’approvvigionamento di tali materiali a causa del monopolio de facto dell’industria di un paese non democratico come la Cina, sebbene facente parte di un’organizzazione internazionale creata allo scopo di supervisionare i numerosi accordi commerciali tra gli Stati membri come l’Organizzazione mondiale del commercio, poiché singole decisioni sui prezzi possono mettere in ginocchio paesi come gli Stati Uniti, l’Unione europea e il Giappone. La crisi delle terre rare non è una semplice disputa commerciale, ma un elemento centrale della politica economica cinese per l’ascesa allo status di superpotenza planetaria, i cui squilibri geopolitici mondiali potranno essere contenuti e bilanciati solo attraverso una nuova governance internazionale sulla produzione e la commercializzazione delle materie prime che tenga conto di interessi multipli tanto quanto quella sul clima che da decenni si sta faticosamente tentando di raggiungere per frenare il surriscaldamento del pianeta, in caso contrario il collasso del sistema internazionale è assicurato.