Mentre le tensioni commerciali aumentano tra Stati Uniti e Cina, i minerali delle terre rare sono ancora una volta sotto i riflettori politici. Oggi le miniere e gli impianti di lavorazione cinesi forniscono la maggior parte dell’offerta mondiale, e il leader cinese Xi Jinping ha accennato all’utilizzo di questo come leva politica nei negoziati commerciali con l’amministrazione del presidente degli Stati Uniti Donald Trump., Ma a lungo termine, molti esperti dicono che il mercato globale che coinvolge questi materiali probabilmente sopravviverebbe anche se la Cina smettesse completamente di esportarli.
Il 17 elementi delle terre rare, che cluster vicino alla parte inferiore della tavola periodica, gioca un ruolo fondamentale in diversi settori: elettronica di consumo, tra cui Apple AirPods e iphone, tecnologie verdi, come General Electric turbine eoliche e Tesla auto elettriche, strumenti medici tra cui Philips Healthcare scanner e hardware militare come l’F-35, il caccia a reazione. Uniti., il governo li elenca tra i minerali ritenuti critici per la sicurezza economica e nazionale del paese, e l’amministrazione Trump ha in particolare esentato gli elementi delle terre rare dalle tariffe imposte su goods 300 miliardi di beni cinesi. Dall’altra parte del conflitto commerciale, Xi ha recentemente fatto una visita politicamente simbolica a una delle principali strutture minerarie e di lavorazione delle terre rare della Cina, e la Cina ha usato tariffe proprie per colpire una miniera di terre rare degli Stati Uniti in California. Tali posizioni politiche da entrambe le parti, tuttavia, possono enfatizzare eccessivamente la dipendenza del mondo dalla fornitura di elementi delle terre rare da parte della Cina.,
“I politici diventano troppo allarmati o troppo avvolti nell’idea di manipolazione politica dei mercati”, afferma Eugene Gholz, professore associato di scienze politiche all’Università di Notre Dame. “C’è una grande differenza tra le singole aziende che guadagnano o perdono denaro e la capacità su larga scala di ottenere un’influenza politica in questo particolare mercato.”
Il “raro” nel nome di questo gruppo di elementi è in realtà un po ‘ fuorviante; l’US Geological Survey li descrive come “relativamente abbondanti nella crosta terrestre.,”Ma l’estrazione è complicata dal fatto che nel terreno, tali elementi sono mescolati insieme a molti altri minerali in diverse concentrazioni. I minerali grezzi passano attraverso un primo ciclo di lavorazione per produrre concentrati, che si dirigono verso un’altra struttura in cui sono isolati elementi di terre rare ad alta purezza., Tali strutture eseguono processi chimici complessi che più comunemente comportano una procedura chiamata estrazione con solvente, in cui i materiali disciolti passano attraverso centinaia di camere contenenti liquidi che separano singoli elementi o composti-passaggi che possono essere ripetuti centinaia o addirittura migliaia di volte. Una volta purificati, possono essere trasformati in ossidi, fosfori, metalli, leghe e magneti che sfruttano le proprietà magnetiche, luminescenti o elettrochimiche uniche di questi elementi., La natura forte e leggera dei magneti in terre rare, dei metalli e delle leghe li ha resi particolarmente preziosi nei prodotti high-tech.
La Cina ha attualmente la maggior parte delle strutture di separazione del mondo—ma se mai dovesse smettere di esportare i materiali purificati, esistono altre opzioni., A breve termine, le aziende statunitensi che si affidano a questi minerali avrebbero probabilmente scorte di inventario per brevi carenze di approvvigionamento, dice Gholz, che ha prestato servizio dal 2010 al 2012 come consulente senior del vice Segretario alla difesa del Pentagono per la produzione e la politica di base industriale. Per allungare quelle scorte fuori, il mercato complessivo potrebbe dare la priorità elementi delle terre rare per applicazioni cruciali come le tecnologie militari e mediche, mentre costringendo i produttori di cuffie o sacche da golf a pagare di più., “Non penso che ci sia un evidente divario di fornitura o un buco in cui qualcuno non sarà in grado di ottenere una Prius o una Tesla o qualsiasi altra cosa stiano guardando”, dice Gholz.
In caso di un’interruzione dell’approvvigionamento cinese più lunga, la miniera delle terre rare degli Stati Uniti a Mountain Pass, in California., probabilmente diventerebbe il primo posto per intensificare la produzione, Gholz spiega. Il precedente proprietario della miniera, Molycorp, ha speso circa billion 1.5 miliardi costruendo un nuovo impianto di separazione per la produzione di concentrati di terre rare., Tuttavia, non ha completato la lavorazione a valle necessaria per produrre materiali di terre rare purificati prima che la società fallisse nel 2015 a causa della concorrenza cinese. Il nuovo proprietario della miniera, MP Materials, prevede di riattivare e completare la struttura messa in naftalina per una nuova operazione a partire da 2020.
Un’altra alternativa è la società australiana Lynas Corp., l’unico produttore di terre rare al mondo al di fuori della Cina., Attualmente gestisce una miniera a Mount Weld in Australia e invia minerali a un impianto di separazione in Malesia che può purificare i materiali delle terre rare, ma una complicazione è nata dal fatto che alcuni minerali contengono torio radioattivo. Le preoccupazioni ambientali per i rifiuti radioattivi a basso livello provenienti dall’impianto di separazione hanno recentemente portato Lynas ad annunciare che sposterà parte del trattamento ” a monte “(che coinvolge la radioattività) in Australia, mantenendo il trattamento” a valle ” in Malesia. La società ha anche annunciato che lavorerà con Blue Line Corp. con sede in Texas., costruire un nuovo impianto di separazione negli Stati Uniti per le operazioni a partire dal 2022 al più presto.
Al di là delle miniere esistenti, le aziende che scavano per altre risorse potrebbero iniziare a estrarre elementi di terre rare da depositi di materiali diversi. Ad esempio, gli Stati Uniti potrebbero un giorno ottenere questi elementi come sottoprodotti dalle ceneri di carbone delle centrali elettriche e dai rifiuti delle miniere di carbone. E il materiale radioattivo mescolato con i minerali potrebbe finire per essere positivo: se le centrali nucleari a base di torio si dimostrassero vitali, anche l’estrazione di torio espanso risulterebbe utilizzabile minerali delle terre rare., I ricercatori hanno anche iniziato a studiare una grande concentrazione di elementi delle terre rare nel fango di acque profonde da un deposito di fondo oceanico vicino al Giappone.
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Alcune industrie che si basano su elementi delle terre rare stanno andando fuori dagli schemi e alla ricerca di modi per bypassare completamente l’estrazione. Dopotutto, tali operazioni in Cina e altrove hanno impatti ambientali significativi che possono minacciare la salute umana in assenza di una regolamentazione rigorosa. La presenza di torio radioattivo in alcuni minerali è un esempio., Inoltre, alcuni processi di estrazione e separazione coinvolgono sostanze chimiche che producono acque reflue tossiche. Tutti questi sottoprodotti pericolosi richiedono uno stoccaggio e uno smaltimento scrupolosi.
Con la Cina che minaccia di armare il suo vantaggio quando si tratta di elementi delle terre rare, più aziende potrebbero investire in innovazioni che potrebbero sostituire questi materiali con qualcos’altro. Gholz punta a un incidente del 2010 in cui la Cina ha temporaneamente tagliato il Giappone dalla sua fornitura di elementi di terre rare., In seguito, le case automobilistiche giapponesi come Toyota e Honda iniziarono a sviluppare motori ibridi per auto che riducevano notevolmente o addirittura eliminavano gli elementi delle terre rare, come il terbio e il disprosio, dai potenti magneti utilizzati nei motori elettrici.
Durante lo spavento di approvvigionamento del 2010, anche altre grandi industrie che utilizzavano elementi di terre rare hanno scoperto di poter fare a meno di alcuni di essi. Gli operatori della raffineria di petrolio hanno temporaneamente smesso di utilizzare l’elemento delle terre rare lantanio, che migliora l’efficienza della raffinazione del petrolio, quando il prezzo è salito., L’industria vetraria in gran parte abbandonato utilizzando l’elemento di terre rare cerio per la lucidatura. Anche se le industrie legate alla sicurezza nazionale non sarebbero in grado di rinunciare completamente ai minerali delle terre rare, Gholz pensa che la domanda dell’esercito americano potrebbe essere “facilmente soddisfatta dalla produzione non cinese” perché questa necessità rappresenta meno del 5% del mercato totale.
Ridurre, riutilizzare, riciclare
In ogni caso, una varietà di industrie continuerà a fare molto affidamento sui minerali delle terre rare. Per ottenerli senza dipendere dal cinese o dagli Stati Uniti, miniere, potrebbero riciclare quegli elementi già utilizzati nei prodotti, dice Eric Schelter, professore di chimica presso l’Università della Pennsylvania, i cui progetti di ricerca includono lo sviluppo di nuovi processi chimici per separare gli elementi delle terre rare dal minerale. “L’appello qui è che c’è già stato un significativo input di energia e produzione di rifiuti per purificare gli elementi delle terre rare dai loro materiali minerali”, dice. “Semplicemente buttarli via è quindi uno spreco, considerando che nei dispositivi tecnologici, sono in genere relativamente puri rispetto ai loro minerali.,”
Ha indicato molti progetti di ricerca presso laboratori accademici e governativi: questi ultimi includono l’Istituto dei materiali critici del Dipartimento dell’Energia degli Stati Uniti presso il Laboratorio Ames e l’Oak Ridge National Laboratory. Ad esempio, gli elementi delle terre rare come il neodimio e il disprosio sono spesso combinati in magneti permanenti. Per separarli, il laboratorio di Schelter ha sviluppato processi chimici che possono dissolvere selettivamente un elemento delle terre rare mentre l’altro rimane solido., È un “approccio veloce ed efficiente alla separazione dei metalli”, afferma, ma il costo non è attualmente competitivo con il settore minerario. Tuttavia, pensa che potrebbe cambiare perché il prezzo di mercato degli elementi delle terre rare è attualmente mantenuto “artificialmente basso”—non tiene conto del costo del trattamento e della movimentazione dei rifiuti durante i processi di estrazione e separazione. Se le versioni riciclate di questi materiali fossero commercializzate come alternative più pulite agli elementi delle terre rare estratti, potrebbe incoraggiare le aziende che cercano un’immagine più verde a pagare di più per loro.,
“I consumatori riconoscono l’importanza del caffè di libero scambio e le conseguenze dei diamanti di sangue”, afferma Schelter. “È ovvio che il cobalto etico e gli elementi di terre rare puliti o riciclati possono contribuire a un quadro più sostenibile per questo settore.”
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