Le terre rare e il lato B dell’innovazione

Si trovano in smartphone, televisori, auto elettriche, turbine eoliche, celle fotovoltaiche, apparecchiature mediche di ultima generazione. I chimici le chiamano terre rare, e sono i preziosi materiali che permettono il funzionamento di tutti i dispositivi legati all’innovazione tecnologica.

Né terre, né rare

Le terre rare comprendono 17 elementi chimici dall’aspetto metallico scoperti dopo l’invenzione della tavola periodica.

Grazie alle loro proprietà magnetiche, ottiche, luminescenti ed elettrochimiche, sono diventate indispensabili in molti processi produttivi. Il dispositivo elettronico che state utilizzando per leggere questo articolo contiene di sicuro alcuni di questi minerali, che – con molta probabilità – provengono dalla Cina. 

La Cina, infatti, da molto tempo è la maggior esportatrice e oggi produce circa il 90% delle terre rare utilizzate nel mondo. Il motivo di questo monopolio non dipende dalla distribuzione naturale delle riserve, ma è molto più legato ad aspetti economici e geopolitici.

L’aggettivo “rare” non deve trarre in inganno, perché questi elementi sono piuttosto diffusi sulla crosta terrestre, anche se non è affatto semplice estrarli. Sono infatti presenti come tracce all’interno di rocce di varia natura. 

Questa bassa concentrazione rende i processi di estrazione e lavorazione difficoltosi: servono tecnologie avanzate e una grande quantità di acqua e di energia. Inoltre, le terre rare si accompagnano spesso a elementi radioattivi, che vanno ad aumentare l’impatto sull’ambiente delle miniere e il rischio per la salute di chi ci lavora.

Verso il monopolio

È anche per questo se questi preziosi elementi oggi sono perlopiù estratti nei Paesi dove le norme sono più permissive. Una produzione che segue una domanda in crescita e immette continuamente nuovo materiale sul mercato.

“Il monopolio cinese è un fatto degli ultimi anni”, spiega Laura Castellucci, docente di Economia delle Risorse Naturali presso l’Università di Roma Tor Vergata. Se andiamo indietro di qualche decennio, tra i maggiori produttori di terre rare troviamo Sudafrica, Brasile, India, USA.  

“Ma negli anni ‘70 la Cina aveva iniziato ad investire pesantemente nel settore. Non solo per l’estrazione, ma soprattutto nella ricerca tecnologica per le fasi successive di separazione e trasformazione necessarie a rendere questi materiali pronti all’uso”. 

Nel 1986, il primo ministro Deng Xiaoping – con grande lungimiranza – paragonò le terre rare della Cina al petrolio dei popoli arabi. 

Negli anni ’90 poi, il governo cinese nazionalizzò le industrie estrattive. Il vantaggio tecnologico acquisito con gli investimenti, combinato al basso costo della mano d’opera e all’economia di scala, spazzarono via dal mercato i produttori tradizionali. “È questo vantaggio tecnologico di filiera completa che rende la Cina il monopolista mondiale, nonostante abbia riserve, soltanto per il 35% (dunque non paragonabile al monopolio del petrolio arabo), contro il 18% della Russia e il 13% degli USA”, riflette Castellucci. 

All’epoca la domanda era ancora relativamente bassa, ma crebbe velocemente con l’espansione dell’industria hi tech.

Indispensabili

A partire da quel momento la Cina diventò sempre di più un punto di riferimento nel settore, mentre gli altri stati hanno preferito diventare semplici importatori. “Nel 2002 gli Stati Uniti decisero di chiudere le loro miniere”, racconta Castellucci. Così, tutto il mondo oggi dipende da distretti come quello di Baotou, in Mongolia, dove c’è uno degli stabilimenti più grandi al mondo.

Secondo un rapporto di Resources for the future del 2012 la domanda di terre rare  potrà aumentare anche del 600%, rafforzando la posizione monopolistica. “Anche se le terre rare sono diffuse e la domanda è in crescita, è molto difficile per un Paese pensare di organizzare da zero una filiera produttiva competitiva come quella cinese”, spiega Castellucci.

Oggi sia in UE che in USA e in Giappone si lavora per mitigare gli effetti del monopolio. Il terzo Rapporto sulle “materie essenziali” del 2017, a cura della Commissione Europea,  include le 17 terre rare e il palladio (usato nelle telecomunicazioni e per la produzione di marmitte catalitiche e talmente richiesto che ha un prezzo più alto dell’oro).

“Il rapporto è un forte richiamo alla cooperazione nell’acquisto, alla necessità di uno sforzo di ricerca comune per sviluppare nuove tecnologie capaci di limitare questa dipendenza, incluse le possibilità di riciclo, ma anche al fatto  che – trattandosi di risorse non rinnovabili – vadano comunque utilizzate al meglio, ovvero minimizzandone l’uso”, conclude Castellucci.

Per un utilizzo più efficiente

“Ci sembra sempre che il digitale sia un qualcosa di etereo, che non sta in nessun luogo fisico e non ha un impatto reale sull’ambiente”, riflette Ingrid Paoletti, coordinatrice del laboratorio Material balance presso il Politecnico di Milano e autrice del saggio Siate materialisti. Ma la verità è che di etereo c’è ben poco. “Il fatto che noi non riusciamo a vedere un impatto non significa che questo non ci sia: dai metalli dei chip dei dispositivi all’energia che serve per inviare una mail, l’innovazione non è a costo zero”.

Come se ne esce? Secondo Paoletti, ci sono diverse strade: mettere l’utente in condizioni di maggiore trasparenza e consapevolezza, fare leggi ad hoc (che dovrebbero però valere per tutto il mondo) e investire nella ricerca.

Sull’ultimo fronte in particolare, ci sono delle novità interessanti. “Riciclare questi preziosi materiali è complicato perché nei dispositivi non li troviamo come elementi singoli, ma combinati tra loro sotto forma di leghe”, spiega Paoletti. Per questo oggi molti studi si concentrano sui metodi per separare i componenti. Un altro fronte su cui lavorano gli ingegneri è quello della massima efficienza: “Stiamo capendo come sfruttare non solo le proprietà magnetiche dei materiali, ma anche quelle ottiche”. In questo modo, si potrebbe utilizzare una quantità minore di terre rare, ottenendo la stessa efficienza.

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