Terre rare e Neodimio
All’interno del gruppo di terre rare considerate critiche e obiettivo primario della Commissione Europea, il Neodimio (Nd) è uno degli obiettivi più ricercati poiché attualmente è indispensabile come costituente dei magneti permanenti (leghe di NdFeB) in varie applicazioni nel settore nei settori energetico e automobilistico (ad esempio in alcuni tipi di turbine eoliche e motori elettrici), nonché per tecniche di imaging come la risonanza magnetica. In comune con tutti gli elementi del suo gruppo, ha una scarsa disponibilità come materia prima europea.
Cos’è il neodimio?
Il neodimio è uno dei lantanidi più reattivi, un gruppo di elementi metallici simili numerati dal 57 al 71 nella tavola periodica. Questi 15 elementi, più scandio e ittrio, sono chiamati “elementi delle terre rare” (REE). Nonostante il nome, la maggior parte di questi elementi sono relativamente comuni nella crosta terrestre, ma i depositi economicamente sfruttabili sono relativamente scarsi. Le terre rare hanno usi importanti in una serie di applicazioni chiave per molteplici tecnologie avanzate nei settori dell’elettronica, dei trasporti, dell’energia e della difesa.
La creazione di un’economia circolare e sostenibile per il neodimio ci consentirà di raggiungere l’obiettivo di sviluppo sostenibile n. 11 delle Nazioni Unite: città e comunità sostenibili.
Dove si trova il neodimio?
Il neodimio viene estratto principalmente come parte di un conglomerato con altri elementi delle terre rare nei depositi minerali di monazite e bastnaesite. Storicamente, un’unica miniera in California produceva la maggior parte dei minerali delle terre rare del mondo, ma dall’inizio degli anni ’90 la Cina è diventata la principale fonte mondiale.
Al suo apice nel 2011, la Cina ha fornito oltre il 95% di tutte le terre rare.
Oggi la Cina fornisce il 70% delle terre rare del mondo, con il contributo di nuove miniere in Australia e di una miniera statunitense riaperta. L’estrazione e la lavorazione delle terre rare hanno causato un vasto inquinamento ambientale in Cina.
Come viene utilizzato il neodimio?
Nel 1983, i ricercatori scoprirono che il neodimio combinato con ferro e boro formava un magnete permanente molto potente. Ciò ha consentito la miniaturizzazione di componenti elettronici come altoparlanti, dischi rigidi di computer, telefoni cellulari e componenti elettronici di automobili.
Oggi la maggiore richiesta di magneti al neodimio-ferro-boro ad alte prestazioni riguarda i motori dei veicoli elettrici e ibridi. Ad esempio, si dice che ogni Toyota Prius contenga fino a 1 kg di neodimio nel suo motore. I magneti al neodimio vengono utilizzati anche nelle turbine eoliche, nell’aeronautica e nello spazio.
Altri usi del neodimio includono la produzione di un vetro specializzato utilizzato negli occhiali protettivi per la saldatura e la soffiatura del vetro e in applicazioni come laser chirurgici e puntatori laser. Infine, viene utilizzato come catalizzatore nelle reazioni di polimerizzazione.
Perché è un elemento critico?
- La ripresa è costosa e sottosviluppata
- Le REE vengono perse durante il riciclaggio dei rifiuti elettronici
- La domanda è in crescita
- Preoccupazioni geopolitiche
Gli attuali costi di riciclaggio sono elevati e le infrastrutture per recuperare le terre rare dai motori elettronici sono sottosviluppate, sebbene diverse aziende e ricercatori stiano attivamente sviluppando tecnologie di riciclaggio.
La maggior parte dei rifiuti elettronici viene triturata durante il processo di riciclaggio, portando alla perdita di REE in polvere e frazioni ferrose. Poiché le terre rare costituiscono solo una piccola percentuale del materiale presente nei rifiuti elettronici, la fattibilità economica del loro riciclo rappresenta una sfida con la tecnologia attuale.
In quanto componenti importanti di potenti batterie, magneti, impianti fotovoltaici, ecc., le REE stanno consentendo l’economia dell’energia pulita. Con l’aumento della domanda di auto elettriche, turbine eoliche, pannelli solari e altri dispositivi ad alta tecnologia, aumenterà anche la pressione dell’offerta sulle REE.
Le terre rare sono “risorse critiche” a causa delle loro importanti applicazioni nell’industria e nella difesa e a causa del rischio geopolitico che la catena di approvvigionamento sia concentrata principalmente in un paese. Ad esempio, nel 2011, la Cina ha limitato l’esportazione di REE (tagliando completamente fuori il Giappone), provocando un massiccio aumento dei prezzi. Nel 2019, la Cina ha citato le terre rare come punto di negoziazione durante i colloqui commerciali con Europa e Stati Uniti, spingendoli a perseguire fonti alternative insieme al Canada.
Cosa possiamo fare per salvaguardare il consumo di neodimio?
Produttori
- Progettare l’elettronica tenendo presente il riciclaggio a fine vita.
- Sviluppare la capacità di riciclaggio per recuperare REE dai magneti permanenti esausti. Diversi studi stimano che il potenziale livello di riciclaggio delle REE sarà pari a circa il 40% entro i prossimi 20 anni.
- Alternative di ricerca all’uso del neodimio nei magneti.
- Dovrebbero essere esplorate alternative all’uso dei REE nei motori elettrici e ibridi, come i motori a induzione utilizzati dalla automobili Tesla.
Individualmente
- Pensaci due volte prima di aggiornare o acquistare nuovi dispositivi elettronici.
- Considerare le opzioni di riutilizzo e riciclaggio quando si smaltiscono i rifiuti elettronici.
Istituzioni
- Promuovere l’efficienza delle risorse, il recupero e il riciclaggio dei materiali, compresi gli investimenti in ricerca e sviluppo, al fine di ridurre la domanda di REE e di materie prime critiche più in generale.
- Rafforzare le catene di approvvigionamento sviluppando la diversità, dall’estrazione mineraria alla trasformazione fino alla produzione.