Le cosiddette terre rare nascondono un curioso paradosso geologico e industriale. A sentirne il nome, infatti, si tenderebbe a pensare a degli elementi scarsi e, per l’appunto, rari. Ma non è esattamente così.
Cosa sono le terre rare
Il nome affibbiato ai 17 elementi chimici che compongono le terre rare venne loro dato alla fine del Settecento e nell’Ottocento, quando i primi chimici isolarono questi elementi da minerali poco comuni in Scandinavia, chiamandoli “terre” (termine arcaico per gli ossidi) e “rare”.
Il loro impiego è diventato sempre più imprescindibile nel corso degli ultimi decenni, soprattutto nel comparto dell’hi-tech.
Sono presenti infatti in smartphone, schermi LED, dischi rigidi, altoparlanti e cuffie. Alcuni di questi elementi, come l’europio, il terbio e l’ittrio, creano i colori brillanti dei display, mentre l’erbio viene utilizzato per amplificare i segnali nelle reti in fibra ottica.
Le terre rare sono indispensabili anche per produrre i magneti permanenti ad altissime prestazioni usati nei motori delle auto elettriche e nei generatori delle turbine eoliche.
Senza dimenticare il loro impiego nei sistemi di guida per i missili, radar, visori notturni, laser ad alta potenza e componenti per satelliti e caccia.
La disponibilità nella crosta terrestre
Il paradosso delle terre rare risiede però nel fatto che esse non sono affatto scarse sulla crosta terrestre. Anzi, questi 17 elementi chimici sono spesso presenti in quantità maggiori rispetto a metalli comuni (come il rame, il piombo o l’oro).
Prendiamo ad esempio il Cerio, la più abbondante tra le terre rare, esso è presente nella crosta terrestre in quantità paragonabili a quelle del rame o dello zinco. Anche il Neodimio e il Lantanio, sono circa tre volte più abbondanti di un metallo comune come il piombo.
Naturalmente, le terre rare non sono tutte uguali in termini di disponibilità. Si dividono solitamente in “leggere” (più comuni) e “pesanti” (più scarse).
Si prenda ad esempio il Tulio e il Lutezio, le due terre rare più scarse, con una concentrazione media nella crosta terrestre di appena 0,5 e 0,8 ppm (parti per milione), essi risultano comunque molto più abbondanti dell’oro, rispettivamente circa 200 e 120 volte più abbondanti.
Perché è difficile estrarle e raffinarle
La vera criticità non risiede nella disponibilità naturale, ma nella distribuzione geologica e nella raffinazione.
Le terre rare non si trovano quasi mai in giacimenti concentrati, bensì dispersi in piccolissime quantità. Il processo di estrazione richiede quindi laframmentazione di grandi volumi di roccia per ottenere una quantità relativamente esigua di materiale utile.
Una volta estratto il minerale, la fase più critica è la separazione dei diversi elementi: le terre rare, infatti, sono chimicamente molto simili tra loro e tendono a presentarsi sempre mescolate.
Separarle richiede l’impiego di grandi quantità di acidi e solventi organici, attraverso processi ripetuti e complessi che rendono questa fase una delle più dispendiose e inquinanti dell’intera filiera.
Alla difficoltà tecnica, quindi, si aggiunge quella economica, con la necessità di impianti sofisticati e di reagenti chimici che incide profondamente sulla sostenibilità del processo.
L’impatto ambientale
Oltre a essere costosa, la raffinazione ha un impatto ambientale enorme. Il metodo convenzionale si basa sulla cottura con acido solforico, sulla lisciviazione in più fasi e sull’estrazione con solventi, una sequenza che genera flussi di rifiuti tossici e residui radioattivi.
Secondo un’analisi di Harvard, per ogni tonnellata di terre rare prodotte, il trattamento convenzionale genera circa 2.000 tonnellate di rifiuti tossici.
A ciò si aggiungono elevati consumi energetici e l’uso di sostanze chimiche aggressive, che rendono la raffinazione una delle fasi più impattanti in assoluto.
La gestione di questi rifiuti, spesso radioattivi a causa della presenza di torio e uranio nelle rocce di partenza, rappresenta un ulteriore onere. Più che la loro scarsità, dunque, il problema delle terre rare è di natura industriale e ambientale.