Le terre rare, classificate sulla tavola periodica come metalli, sono un gruppo di diciassette elementi chimici che comprendono Scandio, Ittrio e i quindici Lantanoidi tra cui Lantanio (La), Cerio (Ce), Praseodimio (Pr), Neodimio (Nd), Promezio (Pm), Samario (Sm), Europio (Eu), Gadolinio (Gd), Terbio (Tb), Disprosio (Dy), Olmio (Ho), Erbio (Er), Tulio (Tm), Itterbio (Yb), Lutezio (Lu).
Questi elementi chimici, con nomi molto estrusi, grazie alle loro ottime proprietà elettriche e la capacità di esercitare un magnetismo resistente alle alte temperature, sono particolarmente utili per aumentare le prestazioni dei prodotti tecnologici di uso comune; ma sono anche indispensabili nel settore dell’energia rinnovabile e per la mobilità sostenibile.
Presenti sulla tavola periodica, in ordine crescente del numero atomico; che indica il numero di protoni presenti negli atomi degli elementi. Le terre rare possono essere classificate in:
- LREE (terre rare leggere)
- MREE (terre rare medie)
- HREE (terre rare pesanti)
Fino a pochi decenni fa le loro eccellenti proprietà magnetiche e conduttive, erano quasi del tutto sconosciute. Nel corso degli anni, con l’aumento della popolazione media mondiale che ha prodotto un espressivo aumento della richiesta di tecnologia di massa, accompagnata da una domanda di prodotti tecnologici sempre più performanti, la ricerca scientifica si è orientata verso nuove soluzioni in grado di esaltare le proprietà elettriche dei materiali.
Le terre rare sono fondamentali per la tecnologia di consumo, piccolissime quantità permettono di ottenere Smartphone, TV e PC con prestazioni più elevate e in grado di soddisfare le esigenze degli utenti.
Anche nel campo della transizione ecologica, le terre rare sono indispensabili per la produzione di turbine eoliche e motori elettrici destinati all’auto-motive.
Rare, ma più comuni di quanto si pensi:
Quanto si parla di terre rare si pensa a elementi chimici difficili da trovare in natura; tuttavia, l’attributo “rare” trae molto in inganno.
In realtà la presenza delle terre rare, è più comune di quanto si possa pensare. Un recente studio, condotto dall’United States Geological Survey (USGS), l’istituto geologico degli Stati Uniti, ha stimato una concentrazione media pari a circa 120 milioni di tonnellate di terre rare sulla crosta terrestre. Una quantità simile sarebbe in grado di soddisfare riguardo all’attuale domanda globale, il fabbisogno mondiale per circa tre o quattro secoli.
Se da un lato, una scoperta del genere permette di affermare che la presenza, delle terre rare sulla crosta terrestre, non è cosi insolita come si potrebbe immaginare; quindi la loro concentrazione media globale è sufficiente per soddisfare abbondantemente gli attuali tassi di domanda globale spinti dalla produzione tecnologica. Dall’altro, emerge come non esistono molti giacimenti particolarmente ricchi dei preziosi elementi chimici impiegati per incrementare le prestazioni dei prodotti tecnologici bensì, la loro concentrazione è poco concentrata in singoli siti.
La bassa concentrazione nella crosta terrestre, è una dei fattori principali che determina onerosi costi di estrazione e produzione delle terre rare.
Difficilmente possono essere individuate in un sito elevate concentrazioni di terre rare, molte volte bisogna lavorare enormi quantità di terreno per poterne ricavare esigue quantità a prezzi molto elevati, dovuti sostanzialmente a costi di estrazione molto onerosi. S’intuisce quindi che il costo di estrazione è la vera spada di Damocle che incombe sul costo finale delle terre rare; molte volte, se il sito d’estrazione presenta concentrazioni talmente basse da non essere in grado di compensare i costi legati alle attività di ricerca ed estrazione, l’attività d’estrazione e lavorazione delle terre rare può essere addirittura economicamente insostenibile.
Terre rare, elementi fondamentali per l’industria tecnologica:
Negli ultimi decenni la tecnologia ha raggiunto un livello di sviluppo sbalorditivo rispetto agli standard di alcune decadi fa.
Circuiti elettronici, con dimensioni significativamente ridotte e con potenze di calcolo enormemente maggiori rispetto alle medesime capacità di alcuni decenni fa, permettono di avere prodotti tecnologici sempre più performanti e in grado di soddisfare le più svariate esigenze d’applicazione.
Nel campo della telefonia, in pochi decenni, si è passati da device con limitate funzionalità che caratterizzavano gli standard dei primi anni ’90; fino ai più potenti Smartphone attuali, con enormi capacità di calcolo, in grado di svolgere molteplici funzionalità con elevata fluidità nell’utilizzo.
Proprio negli Smartphone, uno dei prodotti tecnologici più utilizzati, una piccolissima quantità di Neodimio, Gadolinio e Terbio sono fondamentali per massimizzare le prestazioni offerte dai device, rendendoli idonei all’utilizzo desiderato.
Le terre rare sono fondamentali anche per lo sviluppo delle tecnologie idonee alla transizione ecologica, infatti, sono ampiamente utilizzate per la produzione dei pannelli fotovoltaici, turbine eoliche, batterie e motori elettrici destinati alle auto elettriche.
Essendo la capacità di esercitare un magnetismo resistente alle alte temperature una delle principali proprietà delle terre rare, esse sono largamente utilizzate per la produzione dei magneti, destinati ai motori elettrici delle automobili ibride o completamente elettriche, con elevate prestazioni e peso relativamente contenuto.
Questi elementi chimici, in grado di migliorare le prestazioni di molteplici componenti elettrici ed elettronici, trovano largo impiego anche nel settore aereo-spaziale, per la realizzazione di CPU e schede elettroniche in grado di gestire, in tempi relativamente ridotti, l’enorme mole di dati che si riferiscono alle fasi di volo. Anche nel settore militare, l’Olmio e il Neodimio sono largamente utilizzate per la produzione delle più sofisticate tecnologie come il laser di precisione e i sistemi balistici più performanti.
Gianni Truini
