Pur esistendo dall’inizio dell’universo, da pochi anni si parla di Terre Rare con una certa attenzione, in particolare da quando se ne è capita l’essenzialità nell’industria dell’elettronica di consumo, nei cui processi la loro importanza è strategica e l’utilizzo è massiccio; il tema è esploso negli ultimi mesi anche per i non addetti ai lavori, da quando gli effetti della pandemia da Covid hanno provocato un esponenziale aumento dei prezzi delle materie prime per la produzione industriale, elettronica in primis.

In dettaglio, le terre rare sono 17 elementi chimici della tavola periodica classificati come metalli, e hanno dei nomi piuttosto curiosi, ovvero Lantanio, Cerio, Praseodimio, Neodimio, Samario, Europio, Gadolinio, Terbio, Disprosio, Olmio, Erbio, Tulio, Itterbio, Lutezio, Ittrio, Promezio e Scandio.

Smartphone, tablet, grandi, medi e piccoli computer, televisori, elettrodomestici, sofisticate apparecchiature mediche e per la ricerca scientifica, industria della difesa (radar, sonar, laser): in ognuno di questi ambiti gli elementi in questione vengono usati per la costruzione di tutti i sistemi. La loro importanza è connessa non solo alle intrinseche proprietà fisiche e chimiche, ma anche alla capacità di alterare quelle di altri minerali e di aumentare lo spettro delle loro applicazioni tecnologiche.

Sviluppo dell’high tech

Nel contesto delle trasformazioni economiche contemporanee, orientate e guidate dallo sviluppo dell’high tech e dal tentativo di ottenere il primato globale nell’innovazione tecnologica, la domanda delle terre rare e dei metalli (ferrosi e non ferrosi) utilizzati nell’industria di riferimento è cresciuta esponenzialmente negli ultimi anni, rendendoli preziosi e di interesse geostrategico. Anche la cosiddetta transizione energetica prevede un ulteriore aumento della domanda di terre rare; produrre e utilizzare energia da fonti rinnovabili non può prescindere dall’uso di questi elementi, come anche lo sviluppo degli automezzi ibridi e totalmente elettriche.

La rarità non dipende dalla presenza in natura, che è piuttosto abbondante, ma dalla loro distribuzione geografica e dai processi di estrazione, complessi e ad alto impatto ambientale. Allo stato naturale i 17 elementi chimici si trovano mescolati con altri minerali in diverse quantità, e devono quindi essere separati. Il procedimento chimico di separazione avviene con l’utilizzo di componenti acidi e solventi organici dannosi per l’ambiente, sia per le emissioni di CO2 che vengono prodotte durante l’estrazione, che per le scorie che vengono liberate nell’ambiente. In più, i metodi di estrazione vengono differenziati in base alla concentrazione dei minerali, applicando tecnologie specifiche per ogni singolo tipo di metallo che si vuole estrarre; filtrare, raffinare e purificare i metalli richiede tempi lunghi, strutture adeguate e costi molto sostenuti, ambiti che hanno avuto sviluppo specialmente in Cina.

Questioni geopolitiche

La Cina possiede infatti circa un terzo delle riserve mondiali, seguita da Vietnam, Brasile, Russia, India, Australia, Groenlandia e Stati Uniti. Attualmente la Cina controlla circa il 90 p.c. della produzione totale di terre rare, rappresentando di fatto un monopolio geopolitico. Non dimentichiamo che oltre che alla presenza dei metalli nel sottosuolo, la Cina beneficia di leggi meno stringenti in materia di salvaguardia ambientale.

Già verso la metà degli anni ‘80 la Cina ha cominciato a investire nello sviluppo di tecnologie atte alla ricerca ed estrazione dei minerali “utili”, cogliendo la necessità di liberarsi dall’estrema necessità di importare molti beni dall’Occidente, o quanto meno ridurne l’impatto finanziario bilanciando i pagamenti con le proprie risorse, tecnicamente necessarie ai Paesi ad alta capacità produttiva.

Capendo la potenziale competitività con costi di manodopera inimmaginabili in Occidente e con normative scarsamente orientate alla tutela dell’ambiente, Pechino ha potuto soddisfare la domanda mondiale di terre rare a prezzi appetibili, raggiungendo la leadership assoluta internazionale già dai primi anni Duemila; per altro la Cina ha continuato a investire per lo sviluppo di un’efficiente industria di raffinazione e trattamento dei metalli, anche estratti in altre parti del mondo e da società non cinesi, scoraggiando di fatto gli altri Stati a investire nel settore e divenendo il punto focale del comparto, praticamente senza avere concorrenti.

La storia insegna…

Come ci insegna la storia, non solo economica, un monopolio è di fatto un’arma geopolitica. Un esempio? Nel 2010 la Cina ha bloccato l’export di minerali raffinati verso il Giappone, come forma di ritorsione dopo l’arresto del capitano di una nave cinese che navigava nelle acque adiacenti le isole Senkaku, nel Mar Cinese Orientale, ufficialmente parte del Giappone ma rivendicate dalla Cina. Il Giappone ha immediatamente risentito della carenza di materiali, in particolare nel settore elettronico altamente sviluppato, fortemente dipendente dall’import di terre rare; la reazione è stata ovviamente di differenziare le fonti di rifornimento, diminuendo la dipendenza dal fornitore cinese, ma rimanendo in ogni caso ad esso legata per il 60 p.c. del fabbisogno. L’esempio ci fa interpretare con più chiarezza quanto successo in epoca “trumpiana” e confermato con l’Amministrazione Biden negli Stati Uniti: il grande Paese è indubbiamente vulnerabile nei confronti della Cina, da cui importa l’80 p.c. del proprio fabbisogno di terre rare. Washington ha pertanto deciso di allontanarsi gradualmente dall’orbita cinese, temendo turbolenze e ritorsioni nella supply chain dell’industria elettronica in caso di “guerra commerciale”.

L’industria della Difesa

Parlando di elettronica complessa e innovativa, capiamo che le terre rare sono di fondamentale importanza per lo sviluppo tecnologico mondiale, quindi anche (soprattutto) per le industrie della Difesa. Di fatto, le strategie difensive della Nato e del Blocco ex sovietico dipendono massicciamente da questi componenti, impiegati nei sistemi di guida missilistica, nei laser, nei droni, nelle tecniche di comunicazione e nella produzione di motori a reazione. Per questo motivo i Paesi Nato hanno dato inizio a programmi di estrazione domestica, sperando di rafforzare le capacità nazionali di lavorazione delle terre rare per svolgere il processo di raffinazione in casa, limitando la dipendenza dalla Cina. Allo stato, in America esiste una sola fonte attiva di terre rare in California e altri Paesi “amici” con probabile expertise sono Malesia e Australia. Pochino, diremmo, di fronte all’obiettivo di costruire impianti realmente efficaci per il trattamento dei metalli tecnici. La quasi totale dipendenza cinese rende pertanto esposti gli Stati importatori alla variazione di prezzo delle terre rare. È sufficiente che il Governo cinese diminuisca gli incentivi statali alle imprese esportatrici per causare rilevanti aumenti dei prezzi delle terre rare; secondo un’analisi pubblicata da Nikkei Asia, infatti, nel 2008 il prezzo medio era di 9,46 dollari a tonnellata e nel 2021 è arrivato a 170 dollari a tonnellata, mettendo alla frusta l’industria tecnologica americana, giapponese ed europea. La supremazia tecnologica è per altro obiettivo primario del programma Made in China 2025, fortemente voluto di Xi Jinping, che nel testo fa apposito riferimento allo sfruttamento delle terre rare.

Attività di ricerca

L’industria militare internazionale non può in ogni caso cessare la sua attività di ricerca e sviluppo di nuove tecnologie, e la Russia potrebbe diventare il player più interessante in tale spazio. Mosca è il quarto Paese per riserve di terre rare, e produce oggi circa il 2 p.c. del fabbisogno mondiale; ma non a caso il presidente Putin ha recentemente annunciato un forte piano di investimenti per incrementare la produzione fino al 10 p.c. entro il 2030, consentendo alla Russia di divenire il secondo produttore mondiale di terre rare, con immediata ricaduta sul fatturato per le forniture di hardware militare. Se dovesse proseguire l’attuale trend per cui in Cina possa diminuire l’export di terre rare per favorirne l’uso domestico, soddisfacendo la crescente domanda interna di apparecchiature digitali, la Russia potrebbe divenire il più rilevante tra i fornitori alternativi di materie prime per il comparto della Difesa. Non dimentichiamo in ogni caso che Pechino è un gigante non dormiente: per raggiungere gli ambiziosi obiettivi di medio termine si stanno orientando investimenti in impianti strategici esteri, soprattutto in Africa, dove la presenza di grandi conglomerate cinesi è consolidata da anni; Mozambico, Madagascar, Guinea, Repubblica Democratica del Congo e Malawi assistono da tempo all’estrazione di minerali che poi vengono elaborati nelle strutture domestiche.

I più accreditati osservatori di scenari internazionali hanno recentemente rilevato un significativo aumento della presenza di Russia e Stati Uniti in Zimbabwe, dove è presente un’enorme riserva di platino e dove si stima vi sia anche un grande giacimento di Cerio e Lantanio; è lampante che il business del prossimo futuro in Africa sia potersi assicurare i diritti di estrazione e farsi spazio nel mercato delle terre rare.

E l’Europa?

Altri Stati e organizzazioni hanno iniziato a muoversi in Africa per potersi assicurare una linea diretta di fornitura delle materie strategiche. La stessa Unione europea, che importa il 98 p.c. del suo fabbisogno di terre rare dalla Cina, a inizio settembre ha reso pubblico il Piano di Azione per aumentare l’autonomia tecnologica e diminuire la sua dipendenza da Pechino. Oltre a incoraggiare progetti di riciclo, la Commissione europea si è dichiarata favorevole ad aumentare partenariati strategici con i Paesi africani, così da assicurare all’Unione una diversificazione dell’approvvigionamento dei minerali strategici.

Sebbene con colpevole ritardo, l’Europa ha capito l’importanza del posizionamento all’interno del mercato globale dei minerali per lo sviluppo dell’high tech; l’augurio è che la promozione e il sostegno finanziario dell’industria ad alta tecnologia strategica possa colmare il gap che attualmente condiziona le capacità prospettiche della Difesa europea.

Non possiamo comunque nasconderci che l’Europa non può aprire una competizione paritetica nell’industria mineraria per affiancare Pechino e Mosca quali attori preminenti nel mercato delle terre rare, e abbiamo già i ben noti problemi nel campo dell’energia tra Stati produttori e Stati importatori.

L’augurio che dobbiamo farci è che Russia e Cina non decidano di “militarizzare” le terre rare e usarle come strumento di pressione politica e deterrenza economica, come avvenuto per esempio nel gas o nei derivati del petrolio.

Le contromisure americane

Al Senato degli Stati Uniti è stato presentato un disegno di legge condiviso da tutti gli schieramenti che intende bloccare le commesse della Difesa Usa alle società che dopo il 2026 continueranno ad acquistare terre rare dalla Cina. Il provvedimento vuole chiaramente contrastare il controllo quasi totale della Cina sui 17 metalli, preziosi in Usa anche per produrre magneti per i veicoli elettrici e per la sofisticata elettronica degli aerei militari.Il mondo ambientalista americano è però in forte subbuglio, perché costituire scorte e rilanciare le terre rare estratte nel territorio degli Stati Uniti provoca per definizione notevole inquinamento, derivante dal processo di lavorazione; né l’ampia condivisione del disegno può tranquillizzare i movimenti verdi, sempre più lontani dal cosiddetto “Paese legale”.

Riflessione finale

Allo stato sembrerebbe che l’Occidente sia in un cul de sac, dal quale difficilmente si possa uscire senza danni. Certamente ai tempi delle fionde e delle catapulte il tema era meno cogente. È proprio il caso di dire che attendiamo con ansia gli sviluppi…

La carta d’identità

Scandio (21, Sc)

Dal latino Scandia (Scandinavia). Fu scoperto dal chimico svedese Nilson nel 1879 mentre era alla ricerca di terre rare metalliche. Le terre rare sono state trovate per lo più in ossidi minerali associati alla gadolinite estratta da una miniera nel villaggio di Ytterby in Svezia. È un metallo leggero, di colore bianco argenteo che diventa giallo o rosato se esposto all’aria. Viene usato principalmente nelle leghe con alluminio poiché ne aumenta la resistenza e nelle lampade ad elevata luminosità.

Ittrio (39, Y)

Dal villaggio di Ytterby, in Svezia. È un metallo di transizione dall’aspetto argenteo. È usato, tra l’altro, per costruire i led, i fosfori dei tubi catodici e i laser.

Lantanio (57, La)

Dal greco lanthanein (nascondere). Fu scoperto dal chimico svedese Mosander nel 1839, analizzando un sale di cerio. Dalla soluzione del sale isolò una ‘terra rara’ che battezzò lantana. È un elemento leggero, metallico, di colore bianco-argenteo, malleabile e duttile: è anche molto tenero, tanto che si può tagliare con un coltello. È usato per la produzione di catalizzatori, nell’industria ottica per produrre vetri speciali e nella realizzazione di acciai. Se inalato può causare embolia polmonare e cancro e sta quindi diventando un problema di salute nei luoghi di lavoro. Il suo cloruro può essere usato come anticoagulante da pazienti con insufficienza renale grave per limitare l’eccesso di fosforo nel sangue.

Cerio (58, Ce)

Fu scoperto nel 1803 dagli svedesi Berzelius e Hisinger. Ffu Berzelius a dare il nome cerio in onore del pianeta nano Cerere, scoperto due anni prima. Cerere era la dvinità romana della vegetazione e dei campi. È un metallo, duttile, di colore bianco-argenteo ed è abbastanza morbido da essere tagliato con un coltello. Il cerio viene usato nel campo dell’illuminazione per incrementare la luminosità e si trova negli accendini per le sue proprietà piroforiche; l’ossido di cerio, il composto più comune, viene utilizzato come agente lucidante ed è noto come “il rossetto del gioielliere”, impiegato per lucidare le gemme e il vetro; aggiunto al gasolio migliora la sua efficienza nella combustione ed è utilizzato come catalizzatore nelle marmitte catalitiche e nei forni autopulenti. Il cerio è presente nelle nostre case in apparecchiature quali televisori a colori, lampade fluorescenti, lampade economizzatrici d’energia e nei vetri.

Praseodimio (59, Pr)

Dal greco prasios (verde) e didymos (gemello). Il praseodimio e il neodimio sono legati tra loro. Una miscela di praseodimio e neodimio, fu considerato un elemento della tavola periodica per i 40 anni successivi dalla sua scoperta. Solo Carl Auer von Welsbach con ripetute ricristallizzazioni riuscì a separare l’ossido di didimio ottenendo gli ossidi di neodimio e di praseodimio. Il praseodimio è utilizzato per l’illuminazione dei teatri e per i proiettori cinematografici. È un componente di leghe con proprietà magnetiche, usate nei microfoni degli auricolari e dei telefoni cellulari, dove servono anche per realizzare i sistemi di vibrazione.

Neodimio (60, Nd)

Dal greco neo (nuovo) e didymos (gemello). È un metallo di color argenteo lucente, ossida rapidamente all’aria coprendosi di una patina di ossido.

Promezio (61, Pm)

Dal nome del titano Prometeo, amico degli uomini, che, nel tentativo di aiutarli nel loro progresso, rubò il fuoco agli Dei scatenandone le ire. Zeus, per punirlo, lo fece incatenare a una roccia ai confini del mondoe ordinò a corvi affamati di mangiarne le carni.

Samario (62, Sm)

Da Vasilij Samarskij-Bychovec, che scoprì il minerale samarskite. È un metallo dall’aspetto argenteo ed è il quinto elemento più abbondante delle terre rare. A livello industriale viene utilizzato per produrre lampade ad arco per la cinematografia e per produrre vetri capaci di assorbire le radiazioni infrarosse. In campo medico l’isotopo 153 è utilizzato in medicina nucleare per la terapia delle metastasi ossee.

Europio (63, Eu)

Dal continente Europa.Viene utilizzato per la produzione di fosfori rossi dei televisori, che presentano il fenomeno ottico della fosforescenza e quindi producono le immagini.

Gadolinio (64, Gd)

Da Johan Gadolin (1760-1852), per onorare i suoi studi sulle terre rare. È un metallo bianco-argenteo, è duttile e malleabile. Era usato, in soluzione, come mezzo di contrasto intravenoso nell’imaging a risonanza magnetica a scopo diagnostico. Il suo utilizzo è stato sospeso, in via precauzionale, da una direttiva dell’EMA (European Medicine Agency), ad eccezione dell’impiego nelle scansioni epatiche, per evitare i possibili rischi dovuti all’accumulo di piccole quantità di questo elemento nei tessuti cerebrali. a scopo precauzionale.

Terbio (65, Tb)

Dal villaggio di Ytterby. È un metallo grigio-argenteo che in natura si trova allo stato solido. Fu scoperto nel 1843 da Carl Gustav Mosander. In passato veniva usato per i tubi catodici dei televisori.

Disprosio (66, Dy)

Dal greco dysprositos (difficile da ottenere). Fu scoperto nel 1886 dal chimico P.E. Lecoq De Boisbaudran, che lo purificò dall’’ittrio. Viene impiegato nella realizzazione dei dosimetri per il controllo della radioattività, ma anche nell’ottica (fonte di radiazioni infrarosse), nella preparazione di materiali per l’impiego dei laser e nella preparazione di barre di regolazione per i reattori nucleari. Ha un aspetto argenteo, metallico e lucente.

Olmio (67, Ho)

Dal latino Holmia (Stoccolma), città natale dei suoi scopritori. L’olmio ha caratteristiche magnetiche ed è utilizzato in diagnostica medica come componente di laser.

Erbio (68, Er)

Dal villaggio di Ytterby. È un metallo di colore argenteo e i suoi sali sono di colore rosa. È usato per i filtri in fotografia per la sua ottima resilienza, come additivo in metallurgia e nella tecnologia nucleare come assorbitore di neutroni. L’ossido di erbio si usa anche come colorante per smalti lucidi per vetro o ceramica. Il vetro all’erbio si usa, invece, per costruire lenti di occhiali da sole. Fu scoperto da Carl Gustav Mosander nel 1843, che separò l’ittria dalla gadolinite in tre distinte frazioni, chiamate ittria, erbia e terbia. Dopo il 1860 quella che era nota come terbia fu rinominata erbia e nel 1877 quella che era nota come erbia fu rinominata terbia.

Tulio (69, Tm)

Dal nome antico e mitico delle terre scandinave Thule. È un metallo di colore grigio-argenteo. Il tulio (in particolare il suo isotopo 170) viene utilizzato per la costruzione di apparecchiature per raggi X e di laser e può essere utilizzato in materiale ceramico magnetico e impiegato in dispositivi a microonde. Non è considerato un elemento tossico.

Itterbio (70, Yb)

Dal villaggio di Ytterby. Il chimico francese Georges Urbain riuscì a separare l’itterbia in due diversi composti, ciascuno contenente un differente elemento chimico, l’itterbio ed il lutezio. È utilizzato nella formazione di leghe e nella fabbricazione di fibre ottiche.

Lutezio (71, Lu)

Da Lutetia, nome della città che fu successivamente rifondata come Parigi. Fu scoperto dal chimico parigino Georges Urbain, che propose il nome lutezio in onore della sua città, anche se contemporaneamente la stessa scoperta avveniva anche in Austria.

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