Le terre rare sono un gruppo di 17 elementi chimici, molti dei quali sono fondamentali per la transizione energetica. Sebbene l’energia convenzionale si basi anche sulle terre rare, il mix di terre rare rilevanti per l’energia che sono necessarie in futuro è diverso dal passato.
Le terre rare fanno parte di un gruppo di 17 elementi chimici, alcuni dei quali sono fondamentali per la transizione energetica. La produzione è stata di 240 mila tonnellate nel 2020. Ma è soprattutto il fabbisogno di magneti permanenti che si prevede crescerà in modo sostanziale nei prossimi anni. Circa il 29-35% di tutti i materiali delle terre rare sono stati utilizzati per questo scopo di cui meno del 15% destinato ai veicoli elettrici. Il resto per le turbine eoliche e altri processi industriali legati alla transizione ecologica. Tra i materiali più utilizzati ci sono il neodimio, il disprosio (che serve a migliorare la stabilità termica).
“In uno scenario ambizioso di transizione energetica, la domanda totale di magneti permanenti per i veicoli elettrici ed eolici e le REE che essi contengono potrebbe più che raddoppiare da qui al 2030. Alcune fonti suggeriscono addirittura quadruplicare. Le proiezioni della domanda variano notevolmente a causa delle incertezze sulla crescita delle principali categorie di domanda”. È quanto emerge dal paper di Irena dal titolo “Critical materialis for energy transition – Rare earth elements”, un documento tecnico di approfondimento sui materiali critici utilizzati per la transizione energetica.
LE PROSPETTIVE DI APPROVVIGIONAMENTO DELLE TERRE RARE
“Le risorse naturali di terre rare superano il consumo attuale. Sebbene le risorse note di terre rare siano sufficienti per soddisfare tutte le esigenze della transizione energetica, la sfida principale è quella di espandere le attività di estrazione e di lavorazione lungo l’intera catena del valore, in linea con la crescita della domanda. I depositi naturali di terre rare sono solitamente delle miscele: oil neodimio costituisce circa il 20% di questi depositi. Ma l’offerta di ciascun tipo di terra rara deve essere valutata separatamente”. I depositi inoltre “sono ampiamente distribuiti” ma, avverte Irena “l’aumento dell’attività estrattiva deve essere combinato con i concetti di economia circolare, come il riciclo e il riutilizzo, nonché innovazioni per mitigare la crescita della domanda”. Mentre la metallurgia delle terre rare,” che comprende la separazione, la fabbricazione del metallo, la fusione e la produzione di magneti, è tecnologicamente impegnativa e pone dei limiti all’ingresso di nuovi fornitori”.
RIDURRE I RISCHI DELLA CATENA DI APPROVVIGIONAMENTO DELLE TERRE RARE
“La maggior parte dell’estrazione (58% nel 2020) e della purificazione delle terre rare (90%), così come la maggior parte della produzione di magneti permanenti (90%), sono concentrate in Cina. Questa concentrazione pone un problema di approvvigionamento. I costi di lavorazione e le preoccupazioni ambientali al di fuori della Cina hanno limitato lo sviluppo della capacità o addirittura hanno portato alla chiusura di impianti. Negli ultimi anni, anche il governo cinese ha cercato di limitare la crescita dell’estrazione di terre rare per motivi ambientali”, sottolinea Irena nel paper.
“Per costruire la capacità produttiva al di fuori della Cina sono necessari investimenti strategici. Sarà necessaria una strategia in più fasi per ridurre il rischio di approvvigionamento lungo l’intera catena di fornitura. La Cina rimarrà la principale fonte di approvvigionamento di prodotti a base di Terre rare nel prossimo futuro. Allo stesso tempo, la Cina dipende sempre più dalle importazioni”, si legge nel paper.
INNOVAZIONI PER RIDURRE LA DIPENDENZA DALLE TERRE RARE
L’innovazione può costituire un valido aiuto per sopperire alla mancanza di terre rare. Solo per fare un esempio “le case automobilistiche hanno riconosciuto la dipendenza del settore dagli elementi delle terre rare (REE) e hanno sviluppato motori alternativi che evitano i magneti permanenti. Tuttavia, questi progetti hanno prestazioni inferiori, in particolare una riduzione dell’autonomia di guida, un fattore critico”, si legge nel paper.
IMPLICAZIONI POLITICHE
“Nei prossimi anni, è fondamentale espandere la fornitura di materiali critici per i magneti permanenti. Poiché il volume di materiale necessario è relativamente piccolo, l’impronta ambientale di questo sforzo può essere limitata: anche pochi nuovi sviluppi di estrazione e lavorazione possono far crescere in modo sostanziale la fornitura globale. Per sviluppare una strategia efficace è fondamentale riconoscere le diverse fasi della catena di approvvigionamento e le loro caratteristiche”, sottolinea Irena.
CONCLUSIONI E RACCOMANDAZIONI
In conclusione, secondo Irena “le terre rare costituiscono un gruppo di 17 elementi chimici. Ma trattarli come un gruppo fornisce spunti limitati. Solo alcuni sono materiali critici che stanno diventando oggetto di una crescente attenzione politica globale a causa del loro ruolo nei magneti, che si riflette in un aumento dei prezzi. L’attenzione dovrebbe concentrarsi sull’approvvigionamento di questi elementi che svolgono un ruolo critico nella transizione energetica. L’aumento dell’elettromobilità e, in misura minore, la crescente diffusione delle turbine eoliche nei prossimi anni faranno crescere la domanda di alcune terre rare, in particolare quelle utilizzate nella produzione di magneti permanenti: neodimio, praseodimio, disprosio e terbio. La loro offerta dovrà raddoppiare o addirittura quadruplicare da qui al 2030. Soprattutto la crescita dell’offerta di disprosio rappresenta una sfida. Le quantità di materiale impiegato sono ridotte rispetto ai materiali di base e il numero di aziende di estrazione e lavorazione è di conseguenza limitato. Tuttavia, l’industria dovrà crescere rapidamente fino al 2030 per soddisfare la domanda in rapida ascesa di materiali destinati ai magneti permanenti”.
“Il problema di soddisfare la domanda sembrerebbe meno grave nel lungo termine (fino al 2050), poiché le nuove miniere previste saranno entrate in funzione – si legge nel paper -. Inoltre, il ruolo del riciclaggio può aumentare nei decenni a venire, mentre alcuni flussi di rifiuti possono essere estratti per recuperare le terre rare. Poiché i depositi minerari contengono una miscela variabile di terre rare, quelli che contengono materiali magnetici sono di particolare interesse economico e strategico. Sono in corso sforzi per ridurre l’uso del disprosio nei magneti e sviluppare magneti ad alte prestazioni. Tuttavia, questi prodotti innovativi in genere riducono le prestazioni. Gli sforzi scientifici per trovare nuove soluzioni sono in corso, ma l’esito è incerto e l’adozione significativa anche delle soluzioni più efficaci richiederà tempo. delle soluzioni più efficaci richiederà tempo. In combinazione con le aspettative di crescita elevate ma incerte per l’elettromobilità, le proiezioni della domanda di terre rare sono incerte e sono necessarie ulteriori analisi”.
UN’ETICHETTA AMBIENTALE
In termini di crescita dell’offerta, “la sfida principale non è rappresentata dall’estrazione, poiché le risorse sono ampiamente distribuite. L’ostacolo La difficoltà sta nella lavorazione, che è complessa e richiede conoscenze specifiche per separare i singoli elementi, convertirli in magneti permanenti di alta qualità e trasformarli in magneti permanenti di alta qualità. La Cina svolge un ruolo chiave in tutta la catena di approvvigionamento. Tuttavia, la Cina deve affrontare i problemi ambientali causati dall’estrazione e dalla lavorazione e ha cercato di regolamentare e contenere la crescita delle terre rare”. Per questo, secondo Irena “i governi e il settore privato dovrebbero collaborare per sviluppare nuove catene di approvvigionamento sostenibili. Il settore minerario trarrebbe beneficio da un consolidamento, o almeno da un aumento sostanziale della cooperazione. Un tipico impianto di separazione da 10-40 mila tonnellate può costare 200-1 000 milioni di dollari. Molte delle società che detengono le risorse sono start-up che non dispongono dei mezzi finanziari necessari per svilupparle. Pertanto, le società minerarie, i consumatori (in particolare i produttori di automobili e di turbine eoliche) e i governi dovrebbero collaborare per ridurre i rischi dei progetti. Si dovrebbe prendere in considerazione un’etichetta ambientale che attesti un approvvigionamento sostenibile”, ha concluso il paper.