Le 17 Terre Rare vitali per lo sviluppo della tecnologia

Molte di queste Terre furono scoperte all’inizio dell’800 quando si capì che alcuni minerali ne ospitavano altri sotto forma di ossidi con proprietà uniche e straordinarie. Questi ossidi puri per essere estratti dai minerali devono subire processi di separazione dal minerale-madre e raffinazione per essere poi convertiti in leghe per l'uso. Vista la simbiosi naturale con determinati minerali non esistono al mondo scrigni di sole Terre Rare ma classiche miniere di estrazione. Queste preziose Terre Rare sono 17 e sono tutte con straordinarie proprietà elettrochimiche, magnetiche e ottiche simili tra loro che le rendono indispensabili in tutti i settori dell'alta tecnologia, eclatante che per uno smapthone ne vengano utilizzate 16 su 17.

Elaborazione dati e infografica Bruna Pisano ©RIPRODUZIONE RISERVATA

INFOGRAFICA. I GIACIMENTI DI TERRE RARE NEL MONDO. Le aree dove esistono i principali giacimenti primari e secondari con altri tipi di depositi. La Cina possiede il maggior numero di miniere e aree dove vengono estratte e processate col dominio assoluto della produzione mondiale di Terre Rare.

 

Terre Rare ma non sempre rare. La definizione rare non viene usata per indicarne una carenza, ma per sottolineare gli alti costi legati alla ricerca, all'estrazione e alla catena di produzione. Soprattutto il costo ambientale delle miniere e dei processi di separazione che prevedono l’uso di solventi acidi come il cloridrico e il nitrico che possono inquinare le falde acquifere; il costo dei rischi dovuti alla radioattività di alcuni minerali che contengono Torio e Uranio che richiedono uno smaltimento speciale; il costo dell'elevato consumo energetico durante la raffinazione che è ad alta intensità con forti emissioni di carbonio, tutte queste problematiche hanno portato alla concentrazione della produzione e lavorazione esclusivamente in alcune aree precise del globo.

Le Magnifiche 17 della Tavola Periodica. Lantanio Cerio Prasedomio Neodimio Promezio Samario Europio Gadolinio Terbio Disprosio Olmio Erbio Tulio Itterbio Lutezio Scandio Ittrio. Si dividono in Terre Rare Leggere LREE Low Rare-Earth Elements dal Lantanio al Promezio, Terre Rare Medie MREE dal Samario all’Olmio e in Terre Rare Pesanti HREE dall'Erbio al Lutezio. 

Dagli hard disk ai satelliti alla Difesa. Se per uno smartphone ne servono 16, si  può intuire il valore intrinseco e, nonostante rappresentino solo l’1% del peso dell'oggetto, sono tutte e 16 determinanti per il suo funzionamento. In piccole quantità vengono usati Lantanio, Neodimio, Terbio, Gadolino e altre che hanno il compito della visualizzazione dei colori, della ripoduzione di suoni o i sistemi di vibrazione e degli obiettivi delle fotocamere.

Le troviamo nell'elettronica avanzata come negli hard disk dei computer, nei touchscreen, nelle fibre ottiche, nei laser, in apparecchiature mediche. Le leghe di Neodimio per i magneti nelle cuffie e negli altoparlanti, composti del Fosforo di Europio, Cesio, Terbio e Gadolinio negli schermi Tv, come composti nel vetro delle ceramiche, leghe del Samario e Cobalto compongono magneti per gli strumenti musicali elettrici. L'Ittrio, l'Europio e il Terbio sono essenziali per creare colori vivaci per schermi LED e illuminazione. Persino due Terre Rare l'Europio e il Terbio vengono usate nella stampa delle banconote come anticontraffazione.

Sono vitali anche per il green. Il Neodimio e il Disprosio sono fondamentali per realizzare magneti ad alte prestazioni in grado di resistere a temperature estreme, utilizzati poi nei veicoli elettrici, il Lantanio svolge un ruolo fondamentale nelle batterie delle auto ibride, nelle turbine eoliche. I pannelli solari si affidano a questi metalli per migliorare l'efficienza e le alte prestazioni per raggiungere obiettivi di riduzione della CO2 nell'atmosfera. Non solo elettronica di consumo ma anche l'industria della Difesa fa uso di queste Terre per applicazioni avanzate, come sistemi di guida missilistica, motori a reazione, aerei da combattimento, droni di ultima generazione, industria aerospaziale e comunicazioni satellitari.

I satelliti della Starlink di Elon Musk

I GIACIMENTI PRIMARI E I DEPOSITI MONDIALI

Il dominio assoluto della Cina sugli ossidi. Il percorso della Cina verso la supremazia risale agli anni '80, quando il leader Deng Xiaoping ebbe la capacità di immaginare cosa sarebbe stato il futuro del mondo. Disse: "Il Medio Oriente ha il petrolio; la Cina ha le Terre Rare". Riconoscendo l'importanza strategica di questi metalli, i cinesi iniziarono a puntare sulla produzione degli ossidi, sovvenzionando il settore industriale, facendo costruire infrastrutture e formando competenze, consentendo a molti produttori d'indebolire i concorrenti internazionali, grazie a normative ambientali spesso lassiste e a bassi costi di mano d'opera, e portare fuori mercato molte attività minerarie nel resto del mondo.

La Cina è oggi leader mondiale indiscusso nel settore, rappresentando dal 2023 oltre i due terzi della produzione globale. Detiene quasi il monopolio della separazione e lavorazione, che sono la fase integrante della filiera di fornitura, con numeri da brividi come il 90% della lavorazione, il 99,9% dei metalli pesanti delle Terre Rare con importazione e trasformazione di metalli provenienti da altri Paesi, il 92% della conversione di Terre Rare in leghe e l'88% della produzione di magneti. La Cina oggi si è effettivamente affermata come un attore dominante e indispensabile nella filiera globale e nonostante gli sforzi di diversificazione è probabile che con questi numeri rimanga tale per il prossimo futuro.

CINA. I minerali sono presenti in numerose aree minerarie: Miniera di Baiyun Ebo, Miniera di Shandong Weishan, Miniera di Suining, Miniera di Jiangxi, Miniera di Hunan e Miniere di sabbie costiere lungo tutta la costa.  

La Miniera di Baiyun Ebo è la più grande miniera di Terre Rare del mondo è nella regione di Baotou nella Mongolia Interna e ospita un enorme polo industriale dedicato esclusivamente alla produzione e alla lavorazione. È uno dei più grandi depositi mai scoperti e dal 2005 fornisce il 45% della produzione globale. Dai satellititi sono visibili due miniere circolari a cielo aperto, così come un certo numero di bacini e cumuli di decantazione. Il minerale che ospita gli ossidi è il ferro e se ne estrae 35 milioni di tonnellate. I minerali delle miniere Weishan e Suining sono composti principalmente da Bastnasite e da Barite facili da separare. Anche le sabbie costiere sono ricche lungo tutta la costa del Mar Cinese Meridionale e le coste dell'isola di Hainan e dell'isola di Taiwan possono essere considerate la Costa d'oro per i loro antichi depositi di sabbia sedimentata.

Foto satellitare dell'area mineraria più grande del mondo Baiyn Ebo nella Mongolia Interna Cinese. CINA By NASA Earth Observatory

STATI UNITI. La Mountain Pass Rare-Earth Mine and Processing Facility è il più grande deposito di minerali degli Stati Uniti ed è anche l'unica struttura di estrazione e lavorazione di Terre Rare. Di proprietà di MP Materials, è una miniera a cielo aperto sul fianco meridionale della catena montuosa Clark in California a 85 km a sud-ovest di Las Vegas nel Nevada. Nel 2020 solo questa miniera ha fornito il 15,8% della produzione mondiale di ossidi. Gli Stati Uniti hanno intensificato gli sforzi per rafforzare sia la produzione nazionale che le capacità di lavorazione, assegnando milioni di contratti ad aziende come Lynas Earths e MP Materials per costruire i propri impianti di separazione e lavorazione.

Mountain Pass Rare Earth Mine and Processing Facility, Mountain Pass, San Bernardino Co., California (Image credit: MP materials.com)

BRASILE. Il progetto Araxá, nella regione del Triângulo Mineiro e dell'Alto Paranaíbasi nel Minas Gerais ospita una grande giacimento di Niobio e di elementi di Terre Rare. Circa l'80% di tutto il Niobio venduto nel mondo viene estratto da questa area e prodotto dalla Compagnia Brasiliana di Metallurgia e Miniere (CBMM). Il Niobio prodotto viene esportato in più di 50 Paesi ed è destinato principalmente alle aziende siderurgiche. Viene utilizzato principalmente nella produzione di acciai speciali e superleghe, perché funziona come un “esaltatore”, bastano infatti appena 400 grammi per tonnellata per produrre un acciaio più leggero e resistente.

INDIA. L'impianto di separazione dei minerali di Chavara si trova a 85 km dalla capitale del Kerala ed è uno dei migliori depositi di sabbia minerale del paese i rinomati minerali di grado "Q". Quest’area contiene fino al 40% di minerali pesanti in una zona di 23 km nella fascia costiera di Neendakara e Kayamkulamed ed è ricca di Ilmenite, Rutilo, Zircone, Sillimanite. 

L'impianto di separazione con semoventi di Chavara in India

RUSSIA. Lovozero & Khibina complexes. Il massiccio del Lovozero è una catena montuosa della penisola di Kola, si trova nell'oblast di Murmansk è situato tra i laghi Lovozero e Umbozero. A nord del massiccio si trova l'insediamento di tipo urbano di Revda. Geologicamente l'area è composta da rocce alcaline nefelina-sieniti e in questa area si trova il giacimento di Terre Rare di Lovozero, che ha enormi riserve di Tantalio, Niobio, Cesio, Cerio e altri metalli come lo Zirconio.

AUSTRALIA. La miniera di Mount Weld è a 30 km a sud di Laverton è dal 2011 uno dei grandi depositi dell'Australia. È di proprietà del produttore australiano Lynas Corporation che ha trasferito in Malesia la trasformazione degli ossidi in alcuni stabilimenti tra cui quello di Pahang.

Lynas Rare earths, dalla miniera di Mount Weld in Australia

THAILANDIA. Thai Peninsula. In queste aree sono state studiate la geochimica e la mineralogia dei numerosi giacimenti di Terre Rare. La Monazite e Xenotime sono importanti minerali presenti in depositi di Stagno e Tungsteno di tipo primario e secondario. La Thailandia meridionale ha i più alti contenuti di metalli refrattari e la produzione di ossidi nel 2024 è stata di circa 13.000 tonnellate.

BURUNDI. Il Gakara Project situato nella provincia di Bujumbura, è uno dei giacimenti di Terre Rare di più alta qualità al mondo ed è l'unica miniera di queste terre in produzione in Africa. L’area con Carbonite contenente ossidi fu scoperta dai belgi nel 1936 nei pressi di Gakara un'area tra la Tanzania e il Kenia. l progetto Gakara è esteso su 135 km², si trova all'interno della Kibaran Fold Belt, una sequenza altamente ricca di Graniti, Granitoidi e rocce meta-sedimentarie e meta-vulcaniche e di rocce del Mesoproterozoico. La miniera è gestita da Rainbow Rare Earths, che detiene il 90% delle quote del progetto, mentre il restante 10% è detenuto dalla Repubblica del Burundi. Queste vene mineralizzate a cielo aperto del Gakara Project si separano facilmente dalla roccia ospite e si adatta allo scavo manuale perché affiorano in superficie su pendii ripidi o incisioni fluvialie si estendono lateralmente per decine di metri senza bisogno di perforazione e brillamento. Le REE magnetiche estratte sono principalmente Neodimio, Praseodimio e Disprosio in un concentrato di alta qualità con una percentuale media estratta del 58% di ossidi di Terre Rare.

The Gakara rare earth project site is located 20km south-southeast of Bujumbura, in Burundi. Image courtesy of Rainbow Rare Earths Limited.