“Il Bo live”. Litio, terre rare e cobalto: tre minerali critici
Un articolo di di Francesco Suman pubblicato su "Il Bo Live" dell'Università di Padova
La lista dei minerali considerati critici dall’Europa viene aggiornata ogni tre anni. In quella del 2023 se ne contano 34, anche se alcuni come le terre rare o i metalli del gruppo del platino sono, per l’appunto, raggruppamenti di più materiali.
La lista non è una mappatura scientifica dell’abbondanza di alcuni elementi della tavola periodica nella crosta terrestre, ma piuttosto una valutazione geopolitica della loro reperibilità sul mercato, presente e futura. I criteri con cui viene stabilito se un materiale è critico si possono trovare in uno studio approfondito allegato alla proposta della Commissione, il Critical Raw Materials Act, ma sono sostanzialmente tre: il rischio di interruzione dell’approvvigionamento, la rilevanza per l’industria europea, la scarsa sostituibilità.
Rispetto a quella precedente del 2020, la nuova lista presenta delle new entries, come l’arsenico, usato in metallurgia e nei semi-conduttori, il feldspato, impiegato per produrre vetro e ceramica, e il manganese, cruciale componente delle batterie. Altri sono dei ritorni, come quello dell’elio, che serve alla criogenia, oltre che ai semi-conduttori, e che era stato incluso nella lista del 2017 ma non in quella del 2020.
Alcuni minerali sono stati inseriti nella lista nonostante non incontrino tutti i criteri di criticità, ma perché ugualmente considerati strategici. È il caso del rame, alla base di ogni rete elettrica, e del nickel, presente ad esempio nei poli delle batterie al litio.
Altre ancora invece sono delle conferme, come quelle di litio, terre rare e cobalto, ingredienti protagonisti, per diverse ragioni, delle tecnologie essenziali sia alla transizione energetica sia a quella digitale.
Eccoli in dettaglio:
Litio
Il litio è alla base di tutte le batterie ricaricabili più diffuse, dagli smartphone ai veicoli elettrici, ed è stato aggiunto alla lista dei minerali critici per la prima volta nel 2020.
Secondo la BP Statistical Review of World Energy (che unisce dati dello US e dello UK Geological Survey e del World Mining Data), nel 2021 sono state prodotte nel mondo circa 106.000 tonnellate di litio. Il Cile ne detiene le maggiori riserve (9,2 milioni di tonnellate) ed è il secondo produttore al mondo con 26.000 tonnellate, circa un quarto del totale.
L’Australia invece, seconda per riserve (5,7 Mt), è il primo produttore con 55.000 tonnellate, più della metà del totale globale. La Cina, con 14.000 tonnellate, è la terza produttrice, mentre è quarta per riserve, con 1,5 Mt, dietro all’Argentina che ha 2,2 Mt ma ne produce solo 6.000 l’anno.
Altri giacimenti, stimati sotto il milione di tonnellate, si trovano negli Stati Uniti (0,75 Mt), in Zimbabwe (0,2 Mt), in Brasile (0,1 Mt) e in Portogallo (0,06 Mt). Altri depositi di litio, per un totale di mezzo milione di tonnellate, sono distribuiti nel resto del mondo.
Recentemente anche l’Iran e l’India hanno annunciato la scoperta di grandi giacimenti di litio, rispettivamente di 8,5 Mt e quasi 6 Mt. Tuttavia non sarà semplice sfruttarli nel breve termine, poiché l’estrazione richiede tempo.
Esistono diversi metodi per estrarre il litio, poiché può essere contenuto o in rocce, come in Australia, o in laghi salmastri sotterranei detti salar, spagnolo per salina. L’estrazione dalle saline richiede un elevato consumo di acqua (si stima 500.000 galloni per tonnellata di litio), che spesso entra in conflitto con la domanda idrica degli agricoltori, come accade ad esempio nel Salar de Atacama, in Cile. Inoltre, il processo di filtraggio produce diverse sostanze tossiche e inquinanti.
Oggi l’Europa importa proprio dal Cile più dei tre quarti del litio che consuma (79%). Oltre al Portogallo, avrebbe giacimenti in Spagna e Repubblica Ceca, ma spesso i progetti di estrazione incontrano le resistenze delle comunità locali.
La disponibilità di questo minerale al momento non è limitata e nuovi giacimenti stanno venendo individuati, tuttavia secondo un rapporto della Agenzia Internazionale dell’Energia la sua domanda, guidata soprattutto dall’espansione del mercato dei veicoli elettrici, entro il 2040 potrebbe crescere di oltre 40 volte rispetto ai livelli attuali. Secondo quanto riporta uno studio della Commissione Europea entro il 2050 lieviterebbe fino a 57 volte. Anche per questo il mondo della ricerca sta lavorando allo sviluppo di sistemi di accumulo alternativi al litio, come le batterie al sodio, considerate tra le più promettenti.
Terre rare
Le cosiddette terre rare sono un insieme di 17 elementi della tavola periodica: 15 hanno numero atomico compreso tra 57 e 71 e sono chiamati lantanoidi, mentre altri due, scandio e ittrio, hanno numero atomico 21 e 39, rispettivamente. Sono tutti accomunati da alcune caratteristiche, quali un magnetismo stabile e una notevole duttilità, che li rende particolarmente adatti la produzione di magneti, con largo impiego nell’industria informatica, energetica e meccanica. Servono ad esempio per le turbine eoliche offshore e per i veicoli elettrici, ma non per la costruzione delle batterie al litio.
A dispetto del nome, non sono elementi così rari sulla crosta terrestre. Tuttavia, la loro lavorazione è concentrata in un solo Paese, la Cina, da cui l’Europa importa la totalità delle terre rare pesanti (una decina di elementi) e l’85% di quelle leggere.
Solo poco più di un terzo (il 35%) delle riserve mondiali ad oggi note si trovano in Cina (si stimano 44 Mt), Paese che però è di gran lunga il dominatore del mercato, con più di due terzi della produzione globale (168.000 tonnellate all’anno). Questo perché è in grado di estrarle e lavorarle a basso costo, senza dare troppo peso all’impatto ambientale, che non è trascurabile.
Recentemente in Svezia è stato scoperto un deposito di terre rare, ma serviranno dai 10 ai 15 anni prima di poterlo sfruttare. Altri depositi si trovano in Brasile (21 Mt), Russia (19 Mt), India (6,9 Mt), Australia (4,4 Mt) e in altri Paesi (per un totale di altri 26 Mt). Il secondo produttore dopo la Cina sono gli Stati Uniti con il 15% della quota globale (43.000 tonnellate l’anno). Sul gradino più basso del podio c’è l’Australia con quasi l’8% della produzione globale (22.000 t).
La IEA stima che la domanda di terre rare crescerà di circa 7 volte per soddisfare la domanda nel 2040. È un aumento notevole, ma non tanto quanto quello atteso per altri minerali come il cobalto, la grafite o il nickel, la cui domanda si stima verrà moltiplicata di circa 20 volte, se la transizione ecologica verrà realizzata in linea con gli impegni che limitino il riscaldamento globale al di sotto dei 2°C. Eventuali interruzioni di forniture delle materie prime comporterebbero un rallentamento della transizione stessa e un aumento dei suoi costi complessivi.
Cobalto
Esistono diversi tipi di batterie al litio. Molte di quelle costruite fino ad oggi impiegano cobalto nel catodo, il polo negativo. Ci sono però anche tecnologie alternative che possono farne a meno, come le batterie al litio-ferro-fosfato, già montate su alcuni veicoli elettrici, o quelle al sodio, che si spera presto saranno disponibili, anche per i sistemi di accumulo delle rinnovabili. Sebbene quindi in alcuni tipi di batterie il cobalto possa venire eliminato, o sostituito dal nickel, con ogni probabilità continuerà a essere presente nelle batterie dei dispositivi più piccoli come smartphone, computer portatili e fotocamere.
Circa 3,5 milioni di tonnellate, la metà delle riserve globali note, si trovano nella Repubblica Democratica del Congo, Paese che domina la produzione mondiale (con 93.000 tonnellate annue, il 70% del totale) e da cui l’Europa importa i due terzi del proprio fabbisogno. Altre 1,4 Mt (circa il 20% delle riserve globali) si trovano in Australia, che però si ferma a poco più del 4% della produzione globale (5.600 t), poco meno di quanto fa la Russia (con 6.500 t).
Nonostante le immense riserve di un minerale che garantisce lo sfruttamento dell’energia elettrica al resto del mondo, solo un cittadino congolese su 10 ha accesso all’energia elettrica e nel 2030 le cose potrebbero non andare diversamente: 6 dei 7 Paesi in cui sarà concentrata la povertà energetica saranno africani e uno di questi sarà proprio il Congo.
Nel 2021, la Cina è arrivata a controllare 15 delle 19 principali miniere congolesi da cui si estrae il cobalto, come prodotto secondario delle miniere di rame. La miniera di Kinsafu ad esempio è recentemente passata dal controllo del colosso minerario statunitense Freeport McMoRan a quello di China Molybdenum. Quella di Tenke Fungurume da sola produce il doppio del cobalto di qualsiasi altro Paese nel mondo e da quando è passata in mani cinesi le incursioni di chi vuole impossessarsi illegalmente del cobalto sono aumentate.
Lo ha rivelato una recente inchiesta del New York Times che denuncia quanto le estrazioni di questo minerale, oltre ad aver storicamente sfruttato il lavoro minorile, abbiano finanziato guerre e conflitti, contribuendo all’instabilità di diversi governi africani. Il cobalto va considerato pertanto non solo un minerale critico, ma un vero e proprio minerale di conflitto.
L’approccio predatorio e colonialista che per tutto il XX secolo, e spesso ancora oggi, ha accompagnato le estrazioni di petrolio (il Congo è anche uno dei 10 maggiori produttori di oro nero dell’Africa) e altre risorse naturali dai Paesi in via di sviluppo non può e non deve venire riprodotto in un mondo, quello della transizione ecologica, che voglia dirsi sostenibile.
È pertanto essenziale costruire una filiera del riciclo che sia in grado di recuperare le materie prime già presenti nei dispositivi e riutilizzarle senza dover dipendere da estrazioni e importazioni da Paesi che la stessa domanda di mercato contribuisce a rendere instabili.
Per realizzare tutto questo occorrono norme, come quella della responsabilità estesa dei produttori, che devono rendere conto di tutto il ciclo di vita di un prodotto che immettono sul mercato. Le regole del gioco devono rendere conveniente al produttore l’approvvigionamento di materie prime dalla filiera del riciclo piuttosto che da un sottosuolo che altrimenti continuerebbe a venire depredato di risorse.
Il petrolio, così come il gas o il carbone, una volta estratti vengono bruciati e non possono venire recuperati. Il litio, il cobalto, la grafite, il nichel, le terre rare, così come il manganese e altri minerali critici invece sì, a patto che la batteria, il dispositivo o la tecnologia in cui sono impiegati siano progettati per rendere possibile il loro recupero. Occorrerà ad esempio impiegare colle che non abbiano come unico obiettivo l’ottimizzazione degli spazi e l’ergonomia del dispositivo, rendendo difficile la separazione dei materiali in fase di riciclo. Magari ne perderà l’estetica dei nostri smartphone, ma questo sì è un costo che vale la pena pagare.
