Sicurezza europea: riciclo e recupero
delle materie rare sono una scelta strategica

Prima c’è stata la pandemia, che ha scatenato un’impennata fuori da ogni previsione della richiesta di connettività, e quindi di materiali legati alla produzione della fibra ottica.

Poi è arrivata la guerra in Ucraina, col taglio delle forniture di gas dalla Russia e la conseguente crescita esponenziale della domanda di materie utilizzate per pannelli fotovoltaici, impianti di accumulo dell’energia elettrica e non solo.

La difficile situazione attuale ci ha fatto capire quanto alcune cose che diamo per scontate possano improvvisamente diventare un problema.

Sono davvero tante - come vediamo nella grafica qui sotto, che rappresenta la mappa del mondo - le materie prime, importanti e strategiche dal punto di vista economico, che presentano un elevato rischio di approvvigionamento.

La criticità può essere dovuta sia a un numero limitato di fornitori sia al fatto che le miniere da cui quelle materie prime si estraggono si trovano in Paesi politicamente poco stabili.

Più sicurezza e sostenibilità

Le “materie prime critiche”, ognuna con un suo indice di rischio, vengono da tempo monitorate dalla Ue, che sta tentando di tracciare un percorso verso una maggiore sicurezza e sostenibilità degli approvvigionamenti.

Anche perché queste materie sono essenziali per il funzionamento e l’integrità di una vasta gamma di ecosistemi industriali: il tungsteno, scrive per esempio la Commissione Ue, serve per i telefoni, il gallio e l’indio per la tecnologia led, per i semiconduttori serve il silicio metallico, il cobalto per le auto elettriche mentre le celle a idrogeno e quelle elettrolitiche hanno bisogno di metalli del gruppo del platino.

Insomma, dicono gli esperti, c’è il reale rischio che la nostra dipendenza dai combustibili fossili venga sostituita da quella da queste materie prime, per le quali tra l’altro la concorrenza mondiale è sempre più forte. Il monitoraggio Ue del 2020 ha preso in considerazione 83 materie prime ritenute economicamente strategiche, cinque in più rispetto al 2017. Di queste una trentina sono ritenute critiche, quattro in più del 2017.

Riuso e riciclo la via da seguire

Per l’autonomia strategica in questi settori la Ue conferma che si dovrà «continuare a essere ancorati a un accesso diversificato e senza distorsioni ai mercati globali delle materie prime». Ma, allo stesso tempo, e per ridurre sia le dipendenze esterne sia la pressione estrema che stiamo esercitando sul pianeta (causando la metà delle emissioni di gas a effetto serra), è necessario «affrontare il problema di fondo del rapido aumento della domanda di risorse globali riducendo e riutilizzando i materiali prima di riciclarli».

«Essere in grado di recuperare le materie prime critiche è una scelta strategica, che renderà il futuro dell’Europa più sicuro», spiega Roberto Guizzardi, responsabile del laboratorio ricerca e sviluppo della Tecnoservizi Ambientali.

La società fa parte del Gruppo Siad e dal 2004 si occupa proprio di recuperare materia prima critica e di smaltimento di rifiuti speciali, pericolosi e non. Attiva sul mercato ambientale italiano ed estero, la società bergamasca si avvale di un proprio impianto o dell’attività di intermediazione.

«L’impianto di stoccaggio e trattamento rifiuti - spiega il direttore generale Marcela Naranjo Girardi - è a Cortenuova su un area di 17.000 mq ed è autorizzato per la movimentazione di 85.000 tonnellate anno di rifiuti in ingresso. Analizziamo l’intero processo dell’attività dei nostri clienti per ottimizzare in recupero e alla ricerca di possibili risparmi, per studiare nuovi mercati e offrire una possibilità di confronto con i concorrenti. Inoltre svolgiamo ricerche di nuove tecnologie applicate all’ambiente, come per esempio la bonifica di acque di falda».

L’obiettivo principale di Tecnoservizi Ambientali - anche attraverso collaborazioni in esclusiva con società italiane ed estere specializzate - è quello di garantire l’intero processo di smaltimento o recupero di rifiuti.

Il futuro elettrico è a rischio

Bauxite, litio, titanio, vanadio e stronzio sono le novità inserite in elenco dall’ultimo monitoraggio triennale delle materie prime critiche eseguito dalla Ue. Le principali miniere sono in Cina e le miniere non sono in grado di rispondere alla crescente domanda, con liste d’attesa che si allungano.

Altra criticità si registra sui carboni attivi. Ma soprattutto pesa la crescente diffusione delle tecnologie verdi: la richiesta di batterie per le auto elettriche e per i sistemi di accumulo associati agli impianti fotovoltaici ha provocato una domanda di litio sempre più crescente.

Le principali risorse mondiali si trovano infatti in Cile, Paese che da solo rappresenta il 78 per cento della produzione mondiale. Insieme al cobalto - la cui estrazione è concentrata per il 68% nella Repubblica democratica del Congo, sotto accusa per alcune violazioni dei diritti umani legate allo sfruttamento di bambini nell’estrazione totalmente manuale - il litio potrebbe nel breve termine causare difficoltà di approvvigionamento e trasformarsi in un vero e proprio collo di bottiglia nella catena delle forniture delle tecnologie green.

Con l’elenco qui sotto proviamo a conoscere meglio le materie critiche e rare

Gli elementi essenziali per le batterie

Il litio non si trova in natura allo stato puro

Il litio è un metallo bianco argento. Non si trova in natura allo stato puro, ma si ottiene da minerali come petalite o castorite. Nelle batterie il catodo (cioè il polo negativo) ospita un composto di litio, mentre l’anodo (positivo) un composto carbonioso come la grafite. Il litio si muove tra gli elettrodi + e - nelle fasi di carica e di scarica, assorbendo o fornendo energia.

Per il cobalto l’estrazione è anche questione di etica

Il cobalto, insieme al litio, è il componente chiave per realizzare il polo negativo della batteria (catodo). Uno smartphone ne contiene 5-10 grammi, una batteria per auto può arrivare a 15 chili. La sua estrazione pone problemi etici e pertanto si sta puntando su materiali alternativi come il litio-ferro-fosfato. Il recupero è una strada valida, anche se non semplice.

Con il manganese la reazione chimica più usata

Di aspetto simile al ferro, il manganese è duro e molto fragile. Il tipo di reazione chimica più usata nelle batterie per auto elettriche è quella che affianca litio, nichel, manganese e cobalto: può essere ottimizzata per offrire massima energia oppure massima potenza. I produttori stanno cercando di diminuire il cobalto a favore del nichel. Gli studi proseguono.

La corrente si sposta attraverso la grafite

Ottimo conduttore, la grafite naturale non è conside-rata una materia prima critica anche se il 47 % dei giacimenti è in Cina. La struttura a strati sovrapposti permette agli ioni di litio forniti dal polo positivo di spostarsi, processo alla base del funzionamento delle batterie. Si stanno studiando batterie al grafene che darebbero ai telefoni un’autonomia di una settimana.

I rischi legati a fibra ottica e telecomunicazioni

Elio, un elemento sotto stretta sorveglianza

Gas nobile incolore e insapore, l’elio è utilizzato nei processi di produzione della fibra ottica per raffreddare rapidamente il materiale in atmosfera inerte, cioè priva di sporcizia e umidità. Nel 2017 era considerato critico, nel 2020 non più. Guardando la mappatura, risulta essere border-line, e in questo triennio sarà sicuramente sotto stretta sorveglianza.

Del germanio si sfrutta l’elevato indice di rifrazione

Tecnicamente il germanio è un semi-metallo, utilizzato come elemento centrale per la fibra ottica. Viene sfruttato perché possiede un elevato indice di rifrazione. Considerando la domanda europea, il recupero copre solo un 2%, quindi ci sono opportunità di sviluppo. Interessante per applicazioni che abbracciano apparecchiature ottiche ed elettroniche.

La resistenza è la forza del palladio

Il palladio, prevalentemente estratto in Russia, appartiene a un gruppo di minerali spesso estratti insieme (PGMs, platinum group metals). I PGMs sono altamente resistenti a usura, appannamento, attacco chimico e alte temperature. Utilizzato nell’elettronica per la buona conducibilità e resistenza al contatto. Il riciclo copre solo il 28% del fabbisogno Ue.

Versatilità è la parola d’ordine del berillio

Usato in una lega con il rame (BeCu), il berillio è molto versatile grazie all’ottima conducibilità termica ed elettrica, unitamente alla resistenza ad acidi e stress fisici. Trova largo impiego nelle tecnologie digitali e nelle telecomunicazioni. La principale fonte sono gli Usa; in Europa non si osservano mercati crescenti derivanti dal suo recupero. La disponibilità è “critica”.

L’intervista

Quanto è strategico recuperare le materie critiche?

Molto - dice Marcela Naranjo Girardi, direttore generale di Tecnoservizi Ambientali Gruppo Siad - perché oltre ad avere un ruolo centrale per l’economia e la produzione industriale, queste materie hanno un’importanza destinata a crescere sempre di più. Oggi le tecnologie per questo tipo di recupero non soddisfano di sicuro la domanda.

Tecnoservizi Ambientali ha anche altre specializzazioni, quali?

È una società impegnata nella sostenibilità ambienta-le da sempre, offrendo servizi customizzati. Ci occupiamo di consulenza ambientale a 360 gradi e aiutiamo i clienti a essere consapevoli dei loro processi industriali, misurandone gli impatti, cercando di ottimizzare la produzione degli scarti, ove possibile, col recupero di materiale e/o energia.

Che futuro immaginate nel vostro settore?

Il nostro è un settore che coinvolge tanti aspetti legati a leggi molto articolate che si aggiornano continuamente, essere al passo può risultare complicato per i nostri clienti. In futuro i produttori di rifiuti industriali dovranno già a monte pensare ai residui e a come valorizzarli all’interno della propria catena di produzione, il nostro futuro quindi sarà quello di fornire al cliente le migliori e innovative tecnologie disponibili.