Energia, le Terre Rare sono il nodo cruciale per la transizione verso le rinnovabili

La transizione energetica e il boom della mobilità elettrica saranno possibili solo se sapremo gestire l'estrazione, la produzione e il commercio delle Terre Rare

Silvia Turci 28/05/2022 - 14:06

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La transizione energetica verso fonti rinnovabili deve compiere un passaggio obbligato che ruota intorno alle Terre Rare. Si tratta di materie prime, elementi della tavola periodica indispensabili per la transizione energetica, che servono per lo sviluppo e la realizzazione di impianti rinnovabili, come l’eolico e il fotovoltaico, per lo stoccaggio di energia e per la mobilità elettrica.

Transizione verso le energie rinnovabili: a che punto siamo?

Entro il 2050, secondo una proiezione dell’IRENA (International Renewable Energy Agency) la domanda di elettricità verrà coperta per il 90% da energia rinnovabile, a cui verrà affiancato il gas naturale (6%) e il nucleare (4%). Solare e eolico rappresenteranno la fetta più importante delle rinnovabili: insieme garantiranno il 63% dell’energia entro metà secolo¹.

L’energia è il settore che emette di più a livello globale: circa il 30% delle emissioni deriva proprio dalla produzione di energia. Secondo le proiezioni dell’Agenzia Internazionale dell’Energia quest’anno la capacità rinnovabili è destinata a superare per la prima volta la soglia dei 300 GW, con una crescita dell’8% rispetto al 2021. Ma il processo è lungo, e dovremmo riuscire a far crescere la produzione delle rinnovabili del 12% l’anno per raggiungere gli obiettivi climatici².

Per poter raggiungere gli obiettivi di sviluppo sostenibile ci sono dei passaggi obbligati, dei colli di bottiglia che potrebbero complicare – anche dal punto di vista geopolitico – il processo di decarbonizzazione dell’energia. Sì perché, sebbene vento e sole siano disponibili più o meno ovunque nel Mondo, i materiali necessari per la produzione di pannelli fotovoltaici o pale eoliche no. I depositi, infatti, sono distribuiti tra pochi Paesi.

Le Terre Rare sono elementi scarsi in natura e si trovano “mischiati” insieme alle rocce, il che rende il processo di estrazione particolarmente difficile. Ma senza questi elementi non avremmo le proprietà necessarie per trasformare gli elementi in energia, e quindi dire addio al carbone.

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Terre rare cruciali per la transizione energetica e il futuro della mobilità elettrica

Le Terre Rare includono scandio, ittrio e 15 lantanidi: lantanio, cerio, praseodimio, neodimio, promezio, samario europio, gadolinio, terbio, disprosio, olmio, erbio, tulio, itterbio e lutezio. Insieme alle Terre Rare, la produzione e lo sviluppo tecnologico richiede anche litio, gallio, germanio e arsenico e metalli del gruppo del ferro come cobalto e nickel. Si tratta di materie prime essenziali e di cui avremo sempre più bisogno per far fronte non solo alla crescita delle rinnovabili, ma anche per continuare a produrre batterie per la mobilità elettrica o per implementare sistemi di stoccaggio dell’energia a livello di rete, utili per far fronte alla discontinuità di fornitura dell’eolico e del solare.

Oggi oltre 16 milioni di veicoli elettrici popolano le nostre strade, e presto, con lo stop alle auto inquinanti, ce ne saranno molte di più. Nel 2021 sono state vendute oltre 100 mila auto elettriche alla settimana: il 10% delle auto vendute in tutto il 2021 era elettrica. E le vendite continuano ad aumentare: nel primo quadrimestre del 2022 sono state vendute 2 milioni di auto elettriche, il 75% in più rispetto allo stesso periodo del 2021. La Cina vuole rendere elettrico il 40% del suo parco auto entro il 2030; Germania, Francia e Regno Unito vogliono vietare auto diesel e a benzina tra il 2030 e il 2040. Si stima che nel 2030 le nostre strade saranno popolate da 100-200 milioni di auto elettriche.

Le proiezioni sono chiare. Ma l’espansione della mobilità elettrica richiede di soddisfare la domanda crescente di elementi e materie prime. Avremo bisogno del nichel, del litio e del cobalto per le batterie delle auto elettriche: elementi purtroppo non infiniti.

La domanda è destinata ad aumentare, ma il monopolio è della Cina

L’Unione Europea, solo per i veicoli elettrici e le batterie di accumulo, prevede di dover acquistare 18 volte più litio e 5 volte più cobalto rispetto ai livelli attuali entro il 2030. Entro il 2050 la richiesta è destinata ad aumentare a 60 volte per il litio e a 15 volte per il cobalto. E la domanda di Terre Rare per la realizzazione di magneti permanenti (cuore dei sistemi di generazione delle rinnovabili) potrebbe aumentare di 10 volte entro il 2050³. Insomma, le Terre Rare e questi elementi – indispensabili tra l’altro anche in altri settori – saranno sempre più cruciali per lo sviluppo tecnologico e per la transizione ecologica.

Purtroppo però si tratta di elementi appunto, rari. Secondo l’U.S. Geological Survey potrebbero esserci 7 milioni di tonnellate di cobalto a disposizione, che – con le attuali tecnologie – equivalgono ad una produzione di appena 57 anni. Anche se in realtà potremmo doverci fermare anche prima a causa della domanda derivante dal boom delle auto elettriche (e non stiamo considerando nemmeno l’uso di questo elemento in campo medico o industriale).

Il litio è invece più abbondante, anche se si concentra in pochi Paesi. In Bolivia si trova la riserva più importante (21 milioni di tonnellate), segue l’Argentina (19), Cile (9,8), Australia (7,3) e Cina (5,1). E nel 2021 più della metà della produzione globale di litio proveniva dall’Australia. Altre terre rare, come disprosio, lantanio, neodimio e itterbio, utilizzati per leghe necessarie per mantenere la magnetizzazione dei motori elettrici, si trovano principalmente in Cina (70%), Australia (12%), e Stati Uniti (8%). Nel 2020 la vendita di Terre Rare è stata per il 35% legata alla costruzione di magneti permanenti, per il 91% del valore complessivo. Secondo le proiezioni, la domanda di magneti aumenterà del 500%.

L’estrazione poi di due Terre Rare in particolare, neodimio e praseodimio, risulta essere altamente costosa e allo stesso tempo fortemente richiesta dall’industria. Queste due Terre Rare vengono utilizzate infatti, non solo per la produzione di magneti per auto elettriche, ma anche per la costruzione di turbine eoliche, per cui ne servono quantità molto superiori. E la Cina produce il 70% dei pannelli solari e quasi il 50% delle turbine eoliche del Mondo.

La Cina ha quasi un terzo delle Terre Rare globali ed è il primo produttore al mondo e rappresenta quasi il 60% del mercato globale. Gli Stati Uniti seguono, con una produzione globale di poco superiore al 15%. L’Europa, invece, è in una posizione di svantaggio per quanto riguarda le Terre Rare, con importazioni che vanno dal 75 al 100% della richiesta. Per sopperire a questo squilibrio, però, l’Europa ha sviluppato misure efficienti per riciclare i materiali e sostituire le parti con nuove tecnologie.

terre rare europa cina

Il processo di estrazione e lavorazione emette gas serra, ma si stanno facendo progressi

Bisogna considerare che l’estrazione delle Terre Rare richiede un grande sforzo, con l’uso di trattamenti chimici tossici e la produzione di molti scarti tra cui c’è anche il torio, elemento radioattivo. La produzione di un chilo di ossidi di terre rare, comporta la produzione di 1 o 2 tonnellate di scarti di materiale⁵.

Inoltre, tutto il processo di lavorazione produce emissioni e consuma acqua. Ad esempio, nel processo di lavorazione del litio – uno dei più semplici – l’estrazione mineraria necessita di grandi quantitativi di acqua ed emette circa 15 tonnellate di CO2 per ogni tonnellata di litio. Ciò significa che entro il 2030, solo da questo processo potrebbero derivare emissioni per 4,5 milioni di tonnellate di anidride carbonica.

Fortunatamente, però, si stanno cercando soluzioni alternative per ridurre o addirittura azzerare l’impatto dei processi di estrazione e lavorazione del litio: in Europa, ad esempio, si sta cercando di sfruttare nuove soluzioni per produrre il “litio verde” attraverso il vapore geotermico. E il litio, per fortuna, è presente anche nel nostro continente: sono stati rilevate concentrazioni elevate di litio nella valle del Reno superiore, in Germania, ma anche in Pianura Padana.

Al momento, insomma, sebbene sia necessaria la transizione verso fonti rinnovabili di energia, il percorso non è semplice, né scontato. Emergono infatti alcune vulnerabilità a cui bisogna pensare per evitare conseguenze sull’intero sistema. Sicuramente, dal punto di vista climatico e ambientale, è necessario decarbonizzare l’intera catena di produzione, senza quindi trasferire le emissioni nei Paesi produttori.

Ma, come abbiamo visto, emergono criticità anche dal punto di vista geopolitico. Per riuscire a garantire una buona stabilità e a ridurre la dipendenza da un determinato Paese, bisogna focalizzare l’attenzione sulla diversificazione. Nell’ambito delle Terre Rare, la Cina ad oggi ha una posizione di vantaggio sul resto del Mondo. Per questo motivo alcune nazioni stanno incentivando le proprie aziende a trasferire i processi di produzione fuori dalla Cina, sul suolo nazionale. Un passaggio difficile da compiere, nonostante i bassi prezzi offerti da Nazioni come India, Vietnam o Thailandia, e a fronte del grande know-how a basso costo della Cina in ambito tech.