Le terre rare oggi sono necessarie per la produzione di molte applicazioni tecnologiche nella nostra vita quotidiana, motori delle auto elettriche inclusi. Tuttavia la loro estrazione e raffinazione comporta dei costi a livello economico, geopolitico ed ambientale. Ma arrivano alternative dai costruttori
È possibile produrre vetture elettriche che non necessitino di terre rare, componenti al momento essenziali per i motori (in particolare, per i magneti permanenti) dei veicoli elettrici a batteria (BEV)? Dal momento che nulla è dato per acquisito con questa tipologia di veicoli e la ricerca per realizzare mezzi sempre più efficienti e meno impattanti sull’ambiente sta andando avanti, potrebbe essere possibile. O perlomeno, i tentativi e gli studi ci sono, e pure i colossi del settore stanno valutando la possibilità di fare a meno delle terre rare, per ora essenziali ma che richiedono ingenti sforzi in termini di estrazione e raffinazione, oltre alle implicazioni ambientali, politiche ed etiche.
Le terre rare: cosa sono, dove vengono estratte e le loro applicazioni
Le terre rare sono 17 elementi della tavola periodica (che ne conta in tutto 118) distribuiti sulla crosta terrestre in maniera sufficientemente abbondante, a dispetto del nome conferitogli. Sono però difficilmente concentrati quanto piuttosto sparsi tra altri elementi: tra essi troviamo lo scandio, il neodimio, il lutezio, il cerio e così via.
Attualmente la Cina occupa una posizione dominante grazie ad anni di pianificazione economica guidata dallo Stato: il risultato è che detiene il 63% dell’estrazione e l’85% della raffinazione di questi elementi nel proprio territorio, con conseguenze negative sull’ambiente, a partire dal rilascio di sostanze chimiche tossiche. Il gigante asiatico si distingue poi per le sue riserve di terre rare pari a 44.000.000 tonnellate. In termini di riserve, seguono Vietnam e Brasile; gli USA, pur presentando una quota di 1,5 milioni di tonnellate, devono per forza dipendere delle importazioni di terre rare dalla Cina. L’Europa non ha molta voce in capitolo, fatto salvo il grande giacimento scoperto in Svezia e che potrebbe dare una svolta per il continente in questo settore (ma se ci sarà, non avverrà certo in tempi brevi, anzi).
Questi elementi sono utili nella produzione di leghe metalliche speciali in applicazioni ad alte prestazioni e per batterie, oltre ad essere utilizzati come catalizzatori e magneti. Le terre rare sono quindi importanti non solo per vetture elettriche, ma anche dischi rigidi, smartphone, sino ai grandi mezzi come i caccia F-35 (che necessitano di circa 427 kg di questi elementi) ed ai sottomarini nucleari (un esemplare di classe Virginia ne richiede ben 4,2 tonnellate).
Tutto questo ha un costo, sia economico che ambientale. Per non parlare dei rischi dal dover dipendere esclusivamente dalla Cina, che se per motivi politici decidesse di chiudere i rubinetti delle esportazioni metterebbe a serio rischio anche l’industria EV in Occidente. Per tutti questi motivi non si può prescindere dall’ipotizzare di fare a meno delle terre rare, valutando se si possa passare dal periodo dell’ipotesi a quello della realtà.
Tesla annuncia la volontà di non dipendere più dalle terre rare
Tesla ha annunciato questo mese, durante l’Investor Day, di voler eliminare la presenza e l’uso di questi elementi per i suoi propulsori, partendo dalla riduzione – avvenuta dal 2017 – nella quantità di terre rare del 25% nella Model 3 e della Model Y. Il prossimo passo sarà la realizzazione di un motore a magneti permanenti (PMS, Permanent Magnet Synchronous) scevro da terre rare. Non sono stati divulgati altri dettagli in merito, ad esempio sulle tempistiche necessarie prima di vedere il nuovo propulsore nelle future Tesla.
Le altre case automobilistiche: dai magneti in ferrite al rame
Ci sono altre realtà automobilistiche che si stanno muovendo sulla stessa traiettoria, come Toyota e Volkswagen che hanno dato corso ad una riduzione degli elementi in questione, mentre BMW (in particolare, per le iX3, i4, iX, i7 e iX1) e Nissan sono passati all’eliminazione tout court per alcuni dei loro modelli. La tecnologia con maggiore potenziale, e che GM sta già utilizzando, è quella dei magneti in ferrite, fatti di ferro e combinati ad altri elementi, con il bario e lo stronzio.
Lo scorso anno Renault ha invece stretto una collaborazione con Valeo, azienda francese specializzata in componentistica per veicoli, e Siemens per la realizzazione di rotori EESM (Externally Excited Synchronous Motor) che utilizzano il rame anziché le terre rare per i propulsori, oltre a sfruttare bobine in luogo dei magneti. Questi dispositivi sono prodotti nello stabilimento della casa della Losanga a Cléon, in Normandia, e il frutto della partnership dovrebbe vedere la luce con i primi statori e rotori lanciati dal 2027.
Sempre lo scorso anno, la statunitense Niron Magnetics, supportata da Stellantis e GM, ha ottenuto una concessione di 17,5 milioni di dollari per la creazione di magneti a base di nitruri (azoto combinato ad altri elementi) e la tedesca Vitesco Technologies ha presentato nel corso dell’International Electric Vehicle Symposium di Oslo un’altra unità EESM senza terre rare necessarie per il suo funzionamento, e con una autonomia potenzialmente maggiore degli attuali propulsori e delle unità PMS.
Nissan studia anche la possibilità del riciclo
Appare quindi possibile che le terre rare possano rivelarsi non fondamentali almeno per il settore delle auto elettriche, così come nelle batterie si sta andando avanti nel superare la dipendenza da elementi come cobalto o nickel. E se non ne potessimo fare a meno, realtà come Nissan stanno già lavorando per consentire il recupero ed il riciclo di questi elementi da motori giunti alla fine del loro ciclo di vita, in collaborazione con l’Università di Waseda in Giappone.
In pratica, il processo mira a separare le terre rare che sono presenti nei magneti dei propulsori, per sfruttarli in altri dispositivi ed applicazioni. Per ora siamo alla fase dei test, in vista di una implementazione su larga scala che si spera possa avvenire entro la metà di questo decennio.
