Il dibattito sulla decarbonizzazione ha portato alla ribalta un gruppo di materie prime che in precedenza passavano quasi inosservate. Oggi, senza un flusso stabile di queste risorse, sarebbe impossibile implementare energie rinnovabili, digitalizzare l'economia o elettrificare i trasporti, quindi è importante capire cosa si cela dietro la loro catena del valore. In breve, stiamo parlando di minerali la cui domanda è in forte crescita, mentre la loro offerta sta diventando sempre più complessa per una molteplicità di ragioni, da fattori geologici a tensioni commerciali e politiche. Quella “sproporzione” tra ciò che il mercato richiede e ciò che effettivamente raggiunge l’industria Questo è il nocciolo della questione.
L'interesse non è puramente tecnico: vi sono dipendenza esterna, rischi geopolitici e un impatto ambientale che non può essere ignorato. Governi e aziende di tutto il mondo hanno già adottato misure per garantire l'accesso a questi materiali e per farlo in modo responsabile. La questione è come garantire un approvvigionamento sicuro, sostenibile e competitivo. nei tempi richiesti dall'emergenza climatica, senza scaricare costi ingiusti sulle comunità locali e sugli ecosistemi.
Cosa intendiamo per minerali critici?
In parole povere, gli elementi critici sono quegli elementi della natura con un'elevata domanda e catene di approvvigionamento vulnerabili, a causa della loro scarsità geologica, della loro concentrazione geografica o dei colli di bottiglia nella lavorazione. La criticità non è statica: cambia con le esigenze sociali e le risorse disponibiliquindi un materiale può passare da strategico a critico e viceversa, man mano che la tecnologia e il mercato evolvono.
Non esiste una definizione universalmente accettata e i termini si sovrappongono: sentiamo parlare di minerali strategici, minerali per la transizione energetica o materie prime critiche. Ogni paese o blocco economico elabora la propria lista di priorità. L'Unione Europea, ad esempio, ha pubblicato un inventario dei materiali essenziali nel 2020. che comprende, tra gli altri, cobalto, indio, magnesio, tungsteno, litio o stronzio.
Tra i nomi più frequentemente ripetuti ci sono alluminio, cromo, cobalto, rame, grafite, indio, ferro, piombo, litio, nichel, zinco e il gruppo noto come terre rare. Sono componenti essenziali per tecnologie con un forte potenziale di crescita e senza chiari sostituti. in molti dei suoi utilizzi, il che ne aumenta il rischio in caso di interruzione dell'approvvigionamento.
A cosa servono oggi?
Le sue proprietà chimiche, magnetiche e ottiche consentono la produzione di qualsiasi cosa, dai telefoni cellulari ai computer, dagli altoparlanti ai tablet, integrando miglioramenti in termini di efficienza, prestazioni, velocità, durata e stabilità termica. L'elettronica di consumo e le infrastrutture digitali si basano su questi materiali in una moltitudine di componentidai microchip ai magneti permanenti.
Il loro ruolo è ancora più cruciale nella transizione energetica. Sono essenziali per i pannelli fotovoltaici, le turbine eoliche e, soprattutto, le batterie e i sistemi di accumulo dei veicoli elettrici. Ogni tecnologia richiede combinazioni e quantità diverse.L'energia solare utilizza più alluminio e rame; l'energia eolica, ferro e zinco; l'energia geotermica, nichel e cromo; le batterie elettriche, grafite, nichel e cobalto.
Se allarghiamo il nostro focus, entrano in gioco altre tecnologie future: elettrolizzatori a idrogeno, reti di trasmissione dati, droni, robotica avanzata, elettronica di potenza o satelliti. Studi recenti prevedono una crescita annuale a due cifre fino al 2030 In molti di questi settori si registra una notevole dipendenza da materiali quali indio e gallio (LED ad alta efficienza), silicio (semiconduttori) o metalli del gruppo del platino (iridio, palladio, platino, rodio e rutenio) (catalizzatori e celle a combustibile).
Da dove vengono estratti e chi li elabora?
Depositi significativi sono distribuiti in tutto il mondo. Il rame si trova in Cile e Perù; il litio in Australia e Cile; il nichel in Indonesia e Filippine; il cobalto nella Repubblica Democratica del Congo; e una notevole concentrazione di terre rare in Cina. Questa distribuzione ineguale complica la sicurezza dell'approvvigionamento e moltiplica l'esposizione ai rischi geopolitici..
L'estrazione è solo una parte della questione. La lavorazione e la raffinazione sono ancora più concentrate: la Cina è leader nella lavorazione di numerosi materiali critici e rappresenta ben oltre l'80% della produzione mondiale di terre rare. Questo controllo del collegamento intermedio rende il Paese un vero e proprio centro nevralgico del commercio mondiale e spiega i colli di bottiglia che il settore subisce quando i flussi vengono interrotti.
Vale la pena ricordare che questi mercati sono generalmente più piccoli, più concentrati geograficamente e meno competitivi rispetto ai mercati degli idrocarburi. Una minore liquidità amplifica la volatilità e la sensibilità agli shock normativo o diplomatico.
Europa e Spagna: punto di partenza
In Europa, la produzione interna di terre rare e altri materiali critici è limitata, con alcune eccezioni. La Germania fornisce circa l'8% del gallio mondiale; la Finlandia circa il 10% del germanio; la Francia circa il 59% dell'afnio; e la Spagna circa il 31% dello stronzio. Nonostante queste isole di specializzazione, la capacità produttiva europea è ben al di sotto della domanda del mercato interno..
Per ridurre la dipendenza, l'UE sta promuovendo piani per sviluppare un'industria estrattiva, di trasformazione e di riciclo sostenibile e sostenibile. In Spagna, il sottosuolo offre opportunità: sono state individuate risorse di litio a Cáceres e risorse di terre rare a Ciudad Real. Tuttavia, le procedure di autorizzazione e l'opposizione sociale alle nuove miniere stanno ostacolando i progetti.Tuttavia, esistono già iniziative pubbliche e private che cercano di raggiungere un consenso per andare avanti.
Domanda futura e scenari
Se vogliamo davvero un sistema energetico a basse emissioni, avremo bisogno di più minerali, non di meno. Le proiezioni più frequentemente citate indicano aumenti di oltre il 40% per rame e terre rare, del 60-70% per nichel e cobalto e di quasi il 90% per il litio. Nel complesso, entro il 2040 la domanda totale di minerali essenziali potrebbe aumentare da quattro a sei volte. al di sopra dei livelli attuali.
Nel frattempo, l'UNCTAD ha lanciato l'allarme: la domanda di rame legata alle energie rinnovabili potrebbe raddoppiare nei prossimi decenni. Al ritmo attuale di produzione, non sarà sufficiente a coprire tutte le esigenzemettere a repentaglio l'obiettivo di limitare il riscaldamento globale a 1,5°C se non si accelerano gli investimenti, l'innovazione e l'efficienza dei materiali.
Tecnologie chiave e dipendenza dai materiali
Batterie, turbine eoliche, pannelli solari, elettrolizzatori e reti ad alta capacità non vengono prodotti da zero: al loro interno, sono un mosaico di materiali specializzati. Indio e gallio supportano l'illuminazione a LED a basso consumo energetico; il silicio è la base dei microchip; i metalli del gruppo del platino fungono da catalizzatori ed elettrodi. Quella dipendenza incrociata tra tecnologie e materiali Spiega perché i difetti di un metallo possono mettere a repentaglio un'intera catena industriale.
Oltre alle icone mediatiche (litio e cobalto), la gamma è ampia. Tra i minerali più frequentemente citati nel contesto dei metalli di transizione figurano bauxite, cadmio, cromo, stagno, gallio, germanio, grafite, indio, manganese, molibdeno, nichel, selenio, silicio, tellurio, titanio, zinco e le terre rare, oltre a rame e piombo. La diversità dei materiali complica la sostituzione e ci obbliga a pensare a soluzioni per applicazioni specifiche..
Come si determina la criticità?
Per valutare se una materia prima è critica, si considerano tre variabili principali. In primo luogo, il livello delle riserve e il loro tasso di ricostituzione. In secondo luogo, la reale possibilità di sostituirla con altre materie con prestazioni simili. In terzo luogo, la sua natura essenziale in settori strategici e il rischio di interruzioni lungo la catena di approvvigionamento. Quando scarsità, mancanza di alternative e alta dipendenza settoriale coincidono, il rischio aumenta vertiginosamente.
I responsabili delle politiche industriali europee lo riassumono chiaramente: senza un approvvigionamento sicuro e sostenibile di materie prime essenziali, non ci sarà alcuna reindustrializzazione verde né una digitalizzazione competitiva. Questa è la logica alla base delle nuove leggi, delle alleanze e dei fondi. che mirano a proteggere l'accesso a queste risorse.
Dove trovare dati affidabili
Informazioni di qualità sono essenziali per prendere decisioni consapevoli. Il portale europeo dei dati aperti restituisce decine di migliaia di risultati quando si cerca una materia prima critica e, filtrando i dati, è possibile identificare i set pertinenti. La valutazione del Centro Comune di Ricerca (JRC) del 2020 sulle materie prime critiche è particolarmente degna di nota. Attraverso il sistema RMIS (Raw Materials Information System) è possibile accedere ad analisi preelencate di materiali strategici, critici e non critici., insieme al suo utilizzo nelle tecnologie abilitanti.
Un'altra fonte essenziale è l'infrastruttura europea di dati geologici (spesso indicata come EDGI), con cataloghi e servizi geologici che includono mappe delle occorrenze di litio, cobalto o grafiteMolti di questi set di dati provengono dal progetto FRAME, al quale partecipano diverse organizzazioni europee come la spagnola IGME, e consentono di scaricare i dati in formati come GeoJSON. Si tratta di risorse preziose per comprendere dove si trovano le risorse e in quale contesto geologico appaiono.
A livello internazionale, l'Agenzia internazionale per l'energia offre il Critical Minerals Demand Dataset, un database scaricabile che facilita gli scenari e gli equilibri tra domanda e offerta associati alla transizione energetica. Queste fonti combinate supportano diagnosi più solide e comparabili per aziende e amministrazioni.
Impatto ambientale ed estrazione mineraria con criteri climatici
L'estrazione e la lavorazione hanno un impatto negativo: l'estrazione a cielo aperto genera roccia di scarto, può contaminare le falde acquifere con metalli pesanti e compromettere ecosistemi fragili. Inoltre, la raffinazione richiede un elevato consumo di energia e acqua. Quando la produzione è concentrata in paesi con normative ambientali meno severe, gli impatti tendono a peggiorare.
In questo contesto sta emergendo l'idea di un'attività estrattiva "climate-smart": tecniche e pratiche che minimizzano l'impatto ambientale e rendono compatibile il fabbisogno di minerali con la tutela dell'ambiente. Non si tratta di un'etichetta di marketing; implica la riprogettazione dei processi, la misurazione degli impatti e l'esigenza di tracciabilità. lungo tutta la filiera.
Riciclo, economia a spirale e sostituzione
La tecnologia aiuta. I processi idrometallurgici, pirometallurgici e di biolisciviazione vengono ampliati per aumentare i tassi di recupero e la purezza, mentre l'ecodesign cerca di facilitare lo smantellamento e la tracciabilità. Anche la sostituzione selettiva dei materiali sta acquisendo importanza, come il passaggio a batterie con componenti chimici LFP (litio ferro fosfato) che evitano nichel e cobalto, o lo sviluppo di batterie agli ioni di sodio per applicazioni specifiche.
La portata della sfida è enorme: le stime della Banca intergovernativa indicano che saranno necessari circa 3.000 miliardi di tonnellate di minerali per completare la transizione verso un'economia a basse emissioni di carbonio. Senza drastici miglioramenti nel riciclaggio, nell’efficienza dei materiali e nella sostituzione, la pressione sull'estrazione primaria sarà molto alta.
Applicazioni e mercato nella transizione energetica
Il fotovoltaico, l'energia eolica, le reti elettriche e l'accumulo di energia sono i maggiori consumatori, ma non gli unici. Il settore sanitario utilizza il platino in catalizzatori e apparecchiature, la grafite viene utilizzata in elettrodi e materiali refrattari, e le terre rare rendono possibili magneti ad alte prestazioni in motori e generatori. La gamma di applicazioni spiega perché la domanda sta crescendo simultaneamente in più settori.
Nel frattempo, il mercato reagisce agli incentivi. L'aumento dei prezzi del litio negli ultimi anni ha evidenziato la sensibilità del sistema e catalizzato investimenti, oltre a tensioni geopolitiche. La risposta normativa include accordi internazionali per stabilizzare le catene di approvvigionamento e armonizzare i criteri ambientali e sociali.
Gestione e regolamentazione responsabili
Per ridurre i rischi sono necessarie catene di approvvigionamento resilienti, regole chiare e trasparenza. I quadri normativi devono attrarre investimenti, distribuire equamente i benefici e stabilire standard verificabili in materia di ambiente e diritti umani. I sistemi di certificazione e la due diligence sono componenti chiave per ottenere legittimità sociale e accesso ai mercati.
Dal punto di vista tecnologico, l'industria punta a ridurre il contenuto di cobalto in alcune applicazioni da circa il 30% a valori prossimi al 10%, a promuovere le batterie LFP e a sviluppare opzioni a base di sodio. Quanto più affidabili sono le alternative tecniche disponibili, tanto minore sarà l'esposizione a un singolo materiale..
I governi, da parte loro, stanno stringendo alleanze come l'accordo sui minerali critici tra l'UE e gli Stati Uniti, che mira a facilitare il commercio e a garantire materiali per le tecnologie pulite. La diplomazia economica è diventata un fattore importante quanto la geologia..
L'America Latina sulla mappa della transizione
La geografia di molte di queste risorse si sovrappone a territori di estrema ricchezza biologica e culturale, come l'Amazzonia o le saline andine. Una parte sostanziale dell'estrazione è concentrata nel Sud del mondoPertanto, la governance e la partecipazione locale fanno la differenza tra opportunità e conflitto.
Tra le produzioni più importanti della regione si segnalano, tra le altre: Argentina (litio), Bolivia (litio), Cile (rame e molibdeno, oltre al litio), Brasile (alluminio, bauxite, litio, manganese, terre rare, titanio), Colombia (nichel), Messico (rame, stagno, molibdeno, zinco) e Perù (stagno, molibdeno, zinco)L'agenda internazionale ha intensificato il dibattito, con le raccomandazioni di un gruppo di esperti delle Nazioni Unite per una gestione equa e sostenibile e le recenti audizioni davanti alla CIDH sugli impatti ambientali e sociali.
Terre rare: cosa sono veramente
Il termine "terre rare" comprende 16 elementi: i lantanidi (dal lantanio al lutezio) più l'ittrio, a causa della loro chimica analoga. Tra questi rientrano scandio, ittrio, lantanio, cerio, praseodimio, neodimio, samario, europio, gadolinio, terbio, disprosio, olmio, erbio, tulio, itterbio e lutezio. Il termine "raro" non significa che esistano a malapena nella crosta terrestreLa sfida è che solitamente non sono concentrati in giacimenti facilmente sfruttabili e la loro separazione è complessa.
La sua importanza risiede nel ruolo che ricopre nei magneti permanenti, nei fosfori per schermi, nei catalizzatori e nei molteplici utilizzi nell'elettronica e nell'energia. La catena del valore richiede lavorazioni e raffinazioni altamente specializzateCiò aumenta la barriera all'ingresso e la dipendenza da pochi attori.
Terminologia di transizione e distinte base
Oltre a quelli già menzionati, le tecnologie delle energie rinnovabili spesso contengono bauxite, cadmio, cromo, stagno, gallio, germanio, grafite, indio, manganese, molibdeno, nichel, selenio, silicio, tellurio, titanio e zinco, insieme a rame, litio, cobalto e terre rare. Per usi approssimativi:
- Tecnologie solari: bauxite, cadmio, stagno, germanio, gallio, indio, selenio, silicio, tellurio, zinco.
- Impianti elettrici: rame.
- Energia eolica: bauxite, rame, cromo, manganese, molibdeno, terre rare, zinco.
- Accumulo di energia: bauxite, cobalto, rame, grafite, litio, manganese, molibdeno, nichel, terre rare, titanio.
- Batterie: cobalto, grafite, litio, manganese, nichel, terre rare.
Nel settore sanitario e dell'alta tecnologia, il platino si distingue per la sua resistenza alla corrosione e alle alte temperature, trovando impiego nei catalizzatori e nelle apparecchiature mediche. La grafite, oltre al suo ruolo negli anodi delle batterie, viene utilizzata negli elettrodi, nei lubrificanti e nei materiali refrattari.Questa diversità settoriale richiede il monitoraggio parallelo di più catene del valore.
Mercati, politica industriale e dati per decidere
La combinazione di relativa scarsità geologica, produzione concentrata, lavorazioni complesse e domanda crescente crea vulnerabilità. Per questo motivo, investimenti e innovazione sono diventati priorità di politica economica nell'UE, negli Stati Uniti, in Australia e in altri paesi. Senza pianificazione e dati aperti di qualità, le decisioni vengono prese troppo tardi o basate sull'intuito..
L'ecosistema di dati europeo, con l'RMIS del JRC e l'infrastruttura geologica EDGI, insieme alle risorse dell'IEA, sta contribuendo a standardizzare le diagnosi, confrontare gli scenari e stabilire le priorità dei colli di bottiglia. Avere serie omogenee e tracciabili riduce l'incertezza per le autorità di regolamentazione e gli investitori.
La Spagna, con il suo potenziale minerario e la sua leadership nel settore delle energie rinnovabili, aspira a svolgere un ruolo chiave in una filiera europea più autonoma e sostenibile. La chiave sarà conciliare le opportunità industriali con le garanzie sociali e ambientali., applicando standard esigenti e meccanismi di partecipazione nei territori.
La transizione energetica non riguarda solo i kilowatt verdi: richiede anche una transizione nelle materie prime. Con catene di approvvigionamento diversificate, un riciclaggio migliorato, sostituzioni intelligenti e cooperazione internazionale, È possibile ridurre i rischi e accelerare la decarbonizzazione senza lasciare indietro nessuno..
