Il collo di bottiglia dei metalli rari non farà deragliare rivoluzione energetica e mobilità green

In alto una matassa di rame; sotto il titolo, saline boliviane per l’estrazione del litio

Sono classificate come Critical Raw Materials (in sigla Crm). Sono litio, cobalto, rame, nichel ed altre materie prime essenziali per lo sviluppo delle energie rinnovabili, messe sotto i riflettori dalla Commissione europea dal 2008. Il loro elenco viene aggiornato ogni tre anni e le terre rare sono passate da 14 Crm nel 2011 a 30 nel 2020. La Volkswagen punta a dimezzare l’uso del litio nelle batterie destinate alla mobilità elettrica; la Commissione europea punta a diventare autosufficiente per l’80% dal litio con il progetto tedesco Vulcan’s “Zero Carbon Lithium”. Iniziative promettenti anche nel campo del riciclaggio dei pannelli fotovoltaici (fino al 95% dei materiali) in Francia e delle pale eoliche in Danimarca al 50% entro il 2025 per arrivare all’obiettivo “zero waste” nel 2040. E l’Italia?


L’analisi di GIANNI SILVESTRINI, direttore scientifico Kyoto Club

NEL CORSO DEI PROSSIMI due decenni la transizione green, con la forte crescita di elettrificazione, rinnovabili e mobilità elettrica, potrebbe portare ad un assorbimento del 40% del mercato mondiale del rame e delle terre rare, del 60-70% nel caso di nichel e cobalto e quasi del 90% per il litio. Questa dinamica comporterà non pochi problemi, in particolare considerando l’attuale forte polarizzazione produttiva. La Cina infatti controlla le fasi della lavorazione del 35% del nickel, del 50-70% di litio e cobalto e fino al 90% delle terre rare.

La Commissione europea ha lavorato su questi Critical Raw Materials (Crm) sin dalla sua “iniziativa sulle materie prime” del 2008. Le crescenti preoccupazioni si riflettono nell’elenco di Crm che viene aggiornato almeno ogni 3 anni. Il numero di Crm è passato, intanto, da 14 Crm nel 2011 a 30 nel 2020. La delicatezza della situazione ha portato la Iea a pubblicare nel maggio 2021 lo “Special Report Minerals in Clean Energy Transitions”. «Se non affrontate, queste vulnerabilità potrebbero rallentare e rendere più costoso il progresso globale verso un futuro di energia pulita, e quindi ostacolare gli sforzi internazionali per affrontare il cambiamento climatico», ha affermato il direttore Fatih Birol: «Un elemento decisivo per la sicurezza energetica nel 21° secolo». Ed è significativo che un’agenzia, nata per gestire le crisi petrolifere, oggi sottolinei la necessità di un forte impegno affinché la criticità della disponibilità delle materie prime non facciano deragliare la spinta globale verso la transizione energetica.

Fabbrica automatizzata per la produzione di batterie al litio; la Volkswagen ne sta costruendo sei in Europa

Come porsi in maniera intelligente di fronte a questa sfida? I paesi industrializzati contano di lavorare su tre livelli. L’innovazione tecnologica, lo sfruttamento di giacimenti nei loro territori e il ricorso al riciclo. Cominciamo dall’innovazione per ridurre l’utilizzo di Crm. L’innovazione ha già dato risultati notevoli e la ricerca in corso porterà ad ulteriori miglioramenti nell’uso delle risorse. Per esempio, la quantità di litio per kWh nelle batterie è destinata a dimezzarsi entro il 2030. Tesla, inoltre, ha già deciso di eliminare il cobalto e il nichel utilizzando batterie Lfp (litio, ferro, fosfato) e Volkswagen, che sta costruendo sei grandi fabbriche di batterie in Europa per 240 GWh, ha deciso di seguire la stessa strada utilizzando soluzioni Lfp per ridurre i costi ed evitare criticità nell’approvvigionamento dei materiali. 

Ma è in corso anche un notevole sforzo nella ricerca e lavorazione delle materie critiche in Europa. La Commissione spera infatti di diventare autosufficiente all’80% dal litio già entro il 2025 e di avere la propria capacità di estrazione e raffinazione di terre rare pronta entro il 2030. Interessante, al riguardo, il progetto tedesco Vulcan’s “Zero Carbon Lithium” che ne prevede l’estrazione attraverso un ciclo industriale geotermico a zero emissioni. L’impianto sarà localizzato nella regione dell’Alto Reno il cui sottosuolo nasconde enormi riserve di litio.

Kvanefjeld Projekt per la ricerca di minerali rari [credit Ministry of Mineral Resources Greenland]

La ricerca di autonomia produttiva non è priva di difficoltà e vede l’attenzione anche di altri paesi. Un esempio viene dalle forti tensioni createsi nei confronti di un importante progetto minerario in Groenlandia (qualcuno ricorderà l’uscita del presidente Trump che voleva comprare l’isola ricca di risorse). Al centro della contesa c’è il programma di sfruttamento delle terre rare e di uranio di Kvanefjeld, di proprietà della società australiana Greenland Minerals che ritiene che esso potrebbe diventare «il più significativo sito produttivo mondiale occidentale di terre rare». Ma l’opposizione è forte e alle elezioni della primavera 2021 ha vinto una formazione ambientalista di sinistra contraria al progetto, in particolare all’estrazione di uranio. Nel corso dell’anno si terranno assemblee per decidere il futuro del grande giacimento.

L’attenzione dell’Europa è forte anche sul fronte del riciclo. Per esempio, è previsto un obbligo sui contenuti minimi di materiali riciclati, crescenti nel tempo, nella produzione delle batterie. Nel 2035, il 22% del litio e del nichel e il 65% del cobalto necessari dovranno essere ottenuti da batterie riciclate. E ci sono precedenti incoraggianti in altri settori, come nello smaltimento dei moduli fotovoltaici. Considerando la rapidissima crescita di questa tecnologia, nel 2050 si dovranno infatti lavorare 80 milioni di tonnellate. La Ue ha imposto obblighi minimi dell’85% per la loro raccolta e dell’80% per il loro riciclaggio. Veolia ha inaugurato il primo impianto di riciclaggio solare in Francia che recupera quasi il 96% dei materiali da un pannello.

Materiale per la stampa in 3D ricavato dal riciclo delle pale eoliche a fine ciclo

Sul comparto dell’eolico, già si riesce a riciclare l’85-90% degli aerogeneratori, ma il componente più difficile da trattare è quello delle pale. Nella sola Europa, ad esempio, entro il 2023 si dovranno dismettere 14.000 pale per un peso complessivo di circa 50.000 tonnellate. Una strada promettente riguarda il loro utilizzo nella produzione di cemento, una soluzione che General Electric ha deciso di adottare negli Usa per smaltire migliaia di pale in accordo con Veolia. Sono in fase di verifica anche altri approcci come la gassificazione, la solvolisi e la pirolisi. Naturalmente, oltre a capire come gestire gli aerogeneratori dismessi, oggi vi è una grande attenzione sulla fase della progettazione in modo da facilitarne la riciclabilità. La danese Vestas, leader dell’eolico, cercherà di portare la riciclabilità delle pale al 50% entro il 2025 per arrivare all’obiettivo “zero waste” nel 2040.

Come si vede, i vari segmenti industriali si stanno attrezzando per garantire la sostenibilità delle produzioni. La sfida per una neutralità climatica al 2050 comporterà una corsa verso la mobilità elettrica, le rinnovabili, gli elettrolizzatori, che determinerà una forte pressione sulle materie prime. Bisogna dunque attrezzarsi per creare una industria del riciclaggio. L’Europa, e in particolare l’Italia che ha una solida tradizione nel campo, dovrebbero puntare con decisione in questa direzione. Ma occorre molta ricerca, servono investimenti e, come sempre, visione del futuro. [fine della seconda e ultima parte (la prima è stata pubblicata qui il 29 novembre 2021); il testo integrale è nel rapporto “Green Italy 2021”, Quaderni di Symbola] © RIPRODUZIONE RISERVATA  

About Author

Ha svolto attività di ricerca presso il Cnr e il Politecnico Milano, dove è responsabile del master “Ridef – reinventare l’energia”. È stato direttore generale del ministero dell’Ambiente e consigliere di Pierluigi Bersani al ministero delle Sviluppo economico. È direttore scientifico del Kyoto Club un’organizzazione non profit, creata nel febbraio del 1999, costituita da imprese, enti, associazioni e amministrazioni locali, impegnati nel raggiungimento degli obiettivi di riduzione delle emissioni dei gas climalteranti. È anche direttore scientifico della rivista e del portale “QualEnergia” promossi da Legambiente e da Kyoto Club. È presidente di Exalto, una società impegnata nella transizione energetica in atto. Autore di oltre 100 pubblicazioni scientifiche e di cinque libri, fra cui “2 °C - Innovazioni radicali per vincere la sfida del clima e trasformare l’economia”, 2016, e “Le trappole del clima”, 2020, scritto insieme a GB Zorzoli, Edizioni Ambiente.