Terre rare: dominio delle materie prime della Cina con riciclaggio, ricerca e nuove miniere dalla dipendenza da materie prime?

L'importanza strategica delle terre rare per la Germania

Le terre rare (lago) sono un gruppo di elementi chimici che, grazie alle loro proprietà fisiche e chimiche uniche, svolgono un ruolo chiave in numerose tecnologie moderne. La loro importanza strategica per le nazioni industrializzate come la Germania è cresciuta esponenzialmente negli ultimi decenni, in particolare nel contesto della digitalizzazione, delle applicazioni di transizione energetica e di sicurezza. Tuttavia, la crescente concentrazione di catene di approvvigionamento globale, in particolare il dominio della Cina, ha rivelato significativi rischi economici e geopolitici. Questo articolo analizza il complesso problema delle terre rare da una prospettiva tedesca, illumina la dipendenza dalla Cina, valuta gli attuali approcci di ricerca e sviluppo per nuove soluzioni e delinea opportunità strategiche per la Germania al fine di ottenere una maggiore indipendenza nella fornitura di queste materie prime critiche a lungo termine.

Definizione, proprietà e classificazione meno frequentemente (lago)

Le terre rare includono un totale di 17 metalli del periodo: i 15 lantanoidi (Lanthan (LA), CER (CE), Praseodym (PR), Neodym (ND), Promethium (PM), Samarium (SM), Europio (UE), Gadolinio (GD), Terbium (TB), Dyprosium (HO), Incium) THULIO (TM), Itterbium (YB), Lutium (Lu)) e Scandium (SC) e YTTRIUM (Y). Questi sono metalli ottenuti dai minerali. Le loro speciali proprietà fisiche e chimiche, come un'alta reazione (in particolare con ossigeno), una facile infiammabilità e caratteristiche magnetiche e spettroscopiche specifiche, le rendono ambite materie prime.

Di solito viene fatta una distinzione tra le terre rare leggere (LSEE), che includono, ad esempio, Lanthan, CER, Praseodym e Neodymm e gravi terre rare (HSEE), come terbio e dyprosio. Questa distinzione è rilevante perché LSEE si verifica molto più frequentemente nella maggior parte dei depositi di HSEE.

Il termine "terre rara" è fuorviante in quanto questi elementi non sono necessariamente rari. Neodymm, ad esempio, è più comune del piombo e il tulium si verifica più spesso dell'oro o del platino. Piuttosto, la vera sfida e quindi la "rarità" in senso economico risiede nella bassa concentrazione in cui sono disponibili in molte occorrenze, e specialmente nel processo estremamente complesso e costoso della loro separazione e preparazione. Le terre rare si verificano sempre in natura in natura e con altri minerali; Il loro isolamento richiede una varietà di passaggi chimici e know-how specifico. Questo ostacolo tecnologico ed economico, non la disponibilità geologica di per sé, è il nucleo del problema dell'offerta.

Di seguito è riportata una tabella di panoramica delle terre rare:

Le 17 terre rare - Proprietà e applicazioni principali

Le 17 terre rare includono date sia luce che rare gravi con proprietà uniche e diverse applicazioni. Lo scandium (ordine numero 21) è un elemento leggero con alta resistenza nelle leghe e viene utilizzato in illuminazione da stadio, celle a combustibile, tecnologia a raggi X e leghe di metalli leggeri per l'aviazione. L'ittrio (39) è una delle forti terre rare ed è importante per i materiali fluorescenti e le proprietà superconduttivi, motivo per cui viene utilizzato in fosforo per schermi, LED, laser, scale e ceramiche suprali.

Lanthan (57) è gioioso e costituisce la base dei lantanoidi. Viene utilizzato in catalizzatori, batterie, occhiali speciali e selci. CER (58) è il metallo di terra raro più comune e funge da agente di lucidatura con assorbimento UV in catalizzatori, smalto di vetro, filtri UV e forni autopulenti. Praseodym (59) consente forti magneti e genera una colorazione gialla -verde in vetro e ceramica, il che significa che viene utilizzato in magneti permanenti, motori aeronautici e bicchieri speciali.

Il neodico (60) è essenziale per i magneti permanenti più forti e viene utilizzato nei magneti NDFEB per motori elettrici, turbine eoliche, dischi rigidi e altoparlanti. Promethium (61) è radioattivo e il metallo di terra raro più raro più raro, che viene utilizzato in batterie atomiche fluorescenti e strumenti di misurazione. Il samarium (62) è adatto per magneti ad alte temperature e assorbimento di neutroni nei magneti permanenti, aste fiscali di reattori nucleari e catalizzatori.

Europio (63) è importante per il fluorescente rosso e blu in LED, lampade e schermi che salutano l'energia. Gadolinio (64) mostra un elevato assorbimento di neutroni e proprietà paramagnetiche, motivo per cui è usato come mezzo di contrasto nella risonanza magnetica, in barre fiscali e supergordini. Il terbio (65) è importante per il fluorescente verde e la magnetostrizione in LED, magneti permanenti e sensori.

Il dyprosio (66) aumenta la resistenza al campo coercitivo dei magneti ad alte temperature e viene utilizzato in magneti e laser permanenti ad alta temperatura. Holmium (67) ha i momenti magnetici più forti noti ed è usato nei laser medici e militari. L'erbio (68) crea una colorazione rosa e viene utilizzato in cavi in ​​fibra ottica, laser medici e per la colorazione di vetro.

Il thulium (69) è la lantanoide stabile più rara e funge da fonte raggi X in dispositivi e laser portatili. L'itterbio (70) viene utilizzato per il laser a infrarossi e come agente riducente in leghe in acciaio inossidabile. Lutium (71) è il metallo di terra raro più costoso e viene utilizzato nella tomografia a emissione di positroni, catalizzatori petrolchimici e sperimentalmente nella terapia del cancro.

Applicazioni chiave e crescente rilevanza per le tecnologie future

A causa delle loro straordinarie proprietà, le terre rare sono diventate indispensabili in una vasta gamma di applicazioni ad alta tecnologia e svolgono un ruolo centrale nello sviluppo tecnologico e nella competitività delle economie moderne. La loro importanza aumenta con l'avanzamento della digitalizzazione e della transizione energetica globale.

I campi di applicazione più importanti includono:

• Magneti permanenti: i magneti neodym-ferro-bor (NDFEB) sono i magneti permanenti più noti ed essenziali per motori elettrici potenti e compatti in veicoli elettrici, auto ibride, e-bike, robot e impianti industriali. Sono anche indispensabili nei generatori di turbine eoliche (in particolare sistemi offshore senza ingranaggi), unità rigidi, altoparlanti e cuffie. Dyprosium e terbio vengono spesso aggiunti per mantenere le prestazioni di questi magneti ad alte temperature.
• Catalizzatori: CER viene utilizzato nei catalizzatori automobilistici per ridurre le emissioni di gas di scarico dannoso. Lanthan e altri lago sono usati nei catalizzatori per il raffinamento di petrolio (cracking catalitico fluido) e altri processi chimici.
• Batterie: Lanthan è una parte importante delle batterie di idruro di metallo nichel (NIMH) che vengono utilizzate in veicoli ibridi ed elettronica portatile.
• Sostanze luminose: Europio (per rosso e blu) e terbio (per verde) sono cruciali per la qualità del colore e l'efficienza dei diodi emettiti alla luce (LED), lampade a base di energia, schermi piatti (LCD, OLED) e altre tecnologie di visualizzazione. L'ittrio è anche usato in fluorescente.
• Ottica e laser: Lanthan migliora le proprietà ottiche di occhiali speciali per obiettivi, telescopi e binocoli. L'eredità viene utilizzata nei cavi in ​​fibra ottica per il rinforzo del segnale. Neodio, itterbio, holmio ed erbio sono componenti importanti in vari tipi laser per medicina, industria e comunicazione.
• Altre applicazioni ad alta tecnologia: ciò include agenti di lucidatura (cerossido per ottica di precisione e semiconduttori), ceramiche speciali (yttio per migliorare la resistenza ad alta temperatura), imaging medico (gadolinio come mezzo di contrasto nei MRT), sensori, scale superli, nonché applicazioni nell'armatura e industria spaziale (Ottini di precisione, Droni e Restibondi).

Per le industrie chiave tedesche come l'industria automobilistica (in particolare nel passaggio all'elettromobilità), ingegneria delle macchine e delle piante, energie rinnovabili (in particolare l'energia eolica) e l'industria dell'elettronica e della tecnologia medica, le terre rare sono di importanza esistenziale. La digitalizzazione progressiva e gli obiettivi ambiziosi della transizione energetica portano a un aumento significativo delle previsioni delle esigenze globali nel lago nei prossimi anni e decenni. Ad esempio, la domanda di lago per i magneti permanenti potrebbe essere dieci volte entro il 2050. La critica di molte terre più rare deriva non solo da potenziali colli di bottiglia o dalla concentrazione geografica della produzione, ma anche dalla mancanza di sostituti diretti ed equivalenti per molte delle loro applicazioni ad alta prestazione. Sebbene la ricerca sui materiali di sostituzione venga condotta intensamente, vedere può essere sostituita in molte aree a causa delle loro uniche proprietà elettroniche e magnetiche tecnologicamente difficili o solo con l'accettazione della perdita di prestazioni. Questa situazione tecnologica di "blocco" restringe il problema della dipendenza e sottolinea l'urgenza di aumentare sia la sicurezza dell'offerta che per sviluppare soluzioni tecnologiche alternative.

Dipendenza critica della Germania dalla Cina nelle terre rare: nuove strategie per la sovranità tecnologica

In considerazione dell'importanza strategica delle terre rare e delle complesse sfide in relazione alla loro sicurezza dell'offerta, è essenziale un'analisi ben fondata sulla situazione attuale e le opzioni future per la Germania. Questo articolo persegue l'obiettivo di esaminare in modo completo l'area problematica delle terre rare, analizzando la specifica dipendenza dalla Cina, presentando lo stato di ricerca in merito a nuove soluzioni e sulla base di questo in base a questo per garantire opportunità strategiche per la Germania al fine di garantire cure a lungo termine e sostenibili con queste materie prime critiche e rafforzare la propria sovrana tecnologica.

Il panorama dell'offerta globale e la dipendenza della Germania

La fornitura globale di terre rare è caratterizzata da una concentrazione eccezionalmente elevata sia nel verificarsi che nella promozione, nonché, e ancora più pronunciata in ulteriori elaborazioni. Questa concentrazione, in particolare il dominio della Cina, è una sfida strategica significativa e un potenziale rischio per nazioni industrializzate come la Germania.

Occoglienza, promozione e elaborazione in tutto il mondo - Il ruolo dominante della Cina

Sebbene le terre rare non siano estremamente rare, come già accennato, le concentrazioni economicamente degradabili possono essere trovate solo in relativamente pochi luoghi in tutto il mondo. Le più grandi riserve conosciute si trovano in Cina, che si stima che abbia circa 44 milioni di tonnellate di ossidi di terre rare (SEO). Altre riserve importanti si trovano in Vietnam (circa 22 milioni di T), Brasile e Russia (circa 21 milioni di T), India (circa 6,9 milioni di T), Australia (circa 4 milioni di T) e negli Stati Uniti (circa 1,8 milioni di T). La Groenlandia ha anche eventi significativi.

La Cina ha svolto un ruolo di primo piano nella produzione globale delle miniere per decenni. Nel 2021, la quota della Cina sui finanziamenti minerari globali era di circa il 61-64%e per il 2023 fu stimato a circa il 70%. Gli Stati Uniti, il Myanmar e l'Australia sono altri produttori importanti, ma con quote di mercato significativamente più basse. Storicamente, gli Stati Uniti furono il più grande sponsor fino alla fine degli anni '80 prima che la Cina ampliasse massicciamente la sua produzione dall'inizio del millennio e iniziarono a dominare il mercato.

Il dominio della Cina nell'area di raffinazione e ulteriore elaborazione delle terre rare è ancora più pronunciato. Qui la Cina controlla circa il 90% delle capacità globali. Ciò significa che anche i concentrati rari che vengono smantellati in altri paesi (ad esempio negli Stati Uniti o in Australia), devono spesso essere trasportati in Cina per la separazione e la finitura. Questo passaggio - la separazione del lago chimicamente molto simile l'uno dall'altro e di elementi di accompagnamento - è tecnologicamente impegnativa e intensiva dal capitale.

La supremazia della Cina non è dovuta solo al ricco occorrenza geologica, ma è il risultato di una strategia industriale a lungo termine. In passato, ciò includeva spesso l'accettazione di standard ambientali più bassi e l'uso di sussidi statali al fine di ottenere e mantenere una posizione dominante. Di conseguenza, la produzione nei paesi occidentali diventava spesso non redditizia e le mine e gli impianti di trasformazione erano chiusi. Negli ultimi anni, la Cina ha consolidato la sua se -industria, quote di esportazione e tariffe (storicamente e potenzialmente anche in futuro) come strumenti di controllo e sempre più focalizzata sulla produzione di prodotti di qualità superiore e ha aggiunto valore nel proprio paese. Un passo significativo è stato il divieto delle tecnologie di esportazione per elaborare meno frequentemente per i magneti alla fine del 2023, il che ha ulteriormente consolidato la dipendenza tecnologica.

Un'altra importante differenziazione riguarda la luce (LSEE) e le forti terre rare (HSEE). Mentre LSEE come Lanthan e CER si sono verificati relativamente frequentemente e anche suddivisi al di fuori della Cina, l'offerta di determinati Hseer critici, che sono essenziali per applicazioni ad alte prestazioni come i magneti permanenti (ad esempio Dyprosium, terbio), è quasi interamente dipendente dalla Cina e dal Myanmar vicino. Questa specifica dipendenza dall'HSEE, che si verifica spesso nelle pietre di radsorbimento ionico, la cui rottura è particolarmente problematica per l'ambiente, rappresenta un punto nevralgico nella catena di approvvigionamento globale.

Produzione e riserve globali e riserve meno frequentemente (basata sui dati per il 2021/2022)

Nota: a seconda della fonte e dell'anno del sondaggio, i numeri possono variare leggermente. SEO = Oxidi di terra rari. Le informazioni di riserva per la Cina fluttuano fortemente nelle fonti.

La produzione mineraria globale ha meno probabilità di essere dominata dalla Cina, che nel 2021, con 168.000 tonnellate di SEO, ha emesso circa il 61-64% dei finanziamenti globali. Gli Stati Uniti sono al secondo posto con 43.000 tonnellate (quota di mercato del 15,5-16%), seguita da Myanmar con 26.000 tonnellate (9,4-7,5%) e Australia con 22.000 tonnellate (8,0-5,9%). La Thailandia ha prodotto 8.000 tonnellate (quota di mercato del 2,9%). Nel 2021, il Vietnam aveva una bassa produzione di circa 360 tonnellate, secondo DERA, con gli USG che danno valori più alti. Altri paesi come Brasile, Russia e India hanno attualmente poca produzione. La produzione globale globale era di circa 270.000-280.000 tonnellate.

Le riserve mostrano un quadro diverso: la Cina ha circa 44 milioni di tonnellate di SEO (36,7-63%delle riserve mondiali), Vietnam oltre 22 milioni di tonnellate (18,3%), Brasile e Russia ciascuna oltre 21 milioni di tonnellate (17,5%ciascuna). L'India ha 6,9 milioni di tonnellate (5,8%), Australia 4 milioni di tonnellate (3,3%) e 1,8 milioni di tonnellate (1,5%). La Groenlandia ha 1,5 milioni di tonnellate di riserve (1,3%), ma attualmente non produce. Le riserve totali globali sono stimate in 120-166 milioni di tonnellate di SEO.

Analisi della dipendenza dalle importazioni tedesche e dell'UE della Cina

Il dominio della Cina nella catena marittima globale porta a una pronunciata dipendenza dalle importazioni dalla Germania e dall'intera Unione Europea. I dati attuali dell'ufficio statistico federale mostrano che la Germania ha importato circa 3.400 tonnellate di terre rare direttamente dalla Cina nel 2024, che corrispondeva al 65,5% delle intere importazioni del mare tedesco. Per l'UE nel suo insieme, la percentuale di importazioni dirette dalla Cina nel 2024 era del 46,3% (6.000 tonnellate), seguita dalla Russia con il 28,4% e in Malesia con il 19,9%.

La dipendenza da terre rare specifiche richieste per magneti ad alte prestazioni, come neodimio, praseodico e samarium, è particolarmente critica. Questi sono stati anche importati quasi completamente dalla Cina nel 2024. La situazione è simile ai prodotti che sono già stati elaborati. Ad esempio, l'84% dei metalli delle terre rare importati secondo la Germania e circa l'85-94% dei magneti NDFEB dalla Cina, che sono prodotti in tutto il mondo e importati in Germania.

Questa dipendenza ha implicazioni economiche significative. Si stima che nel 2022, circa il 22% del valore aggiunto lordo del commercio di elaborazione in Germania (corrispondente a 161 miliardi di euro) dalla disponibilità di terre rare. Le industrie particolarmente colpite sono altre costruzioni di veicoli (67%del valore aggiunto in mare), costruzione di veicoli a motore (65%) e produzione di prodotti elettronici e ottici (55%).

È importante notare che la registrazione statistica dell'origine delle terre rare può potenzialmente sottovalutare la dipendenza effettiva dalla Cina. Se viene registrato solo l'ultimo paese di spedizione, ulteriori posizioni di elaborazione nei paesi terzi possono mascherare la provenienza cinese originale del lago Lake Roh. Ad esempio, l'Austria ed Estonia fungono da processore per le importazioni tedesche e la Malesia è un fornitore importante per l'UE. Tuttavia, poiché la Cina domina la raffinazione globale, è molto probabile che gran parte delle materie prime elaborate in questi paesi provengano originariamente dalla Cina. Le statistiche ufficiali sull'importazione non potrebbero non rappresentare l'intera profondità dell'intreccio con fonti cinesi.

Dipendenza da importazione dalla Germania e dall'UE della Cina per terre rare selezionate e prodotti trasformati (in base ai dati per il 2023/2024)

Nota: i numeri si basano sugli ultimi dati disponibili, di solito per il 2023/2024. Le percentuali esatte possono variare leggermente a seconda dell'origine dati e della metodologia di rilevamento.

La Germania e l'Unione Europea hanno una significativa dipendenza da importazione della Cina nelle terre rare e nei prodotti trasformati, come illustrano i dati attuali del 2023 e del 2024. Nelle terre rare, la Germania riceve il 65,5 per cento delle sue materie prime e ossidi dalla Cina, mentre l'UE è leggermente meno dipendente al 46,3 per cento. Gli altri importanti paesi di consegna della Germania sono l'Austria con il 23,2 per cento e l'Estonia con il 5,6 per cento. L'UE diversifica di più e ottiene un ulteriore 28,4 per cento dalla Russia e il 19,9 per cento dalla Malesia.

La dipendenza da prodotti specializzati è particolarmente critica. Neodymm, Praseodym e Samarium, che sono essenziali per la produzione di magneti, provengono quasi completamente dalla Cina. Nel caso di ulteriori metalli delle terre rare elaborate, la quota di importazione tedesca dalla Cina è compresa tra l'82 e l'84 percento. La situazione per i magneti permanenti di NDFEB è allo stesso modo drammatica, sia con la Germania che l'UE che si spostano dall'84 al 94 percento delle loro importazioni dalla Cina. Il Giappone è l'unica alternativa degna di nota qui e copre circa il dieci percento della produzione mondiale.

La dipendenza raggiunge il suo picco in gravi terre rare, poiché l'UE importa cento per cento dei suoi gravi elementi di terre rare come dyprosio e terbio dalla Cina. Anche con lievi terre rare come CER, neodimio e praseodico, il 69 percento delle importazioni dell'UE provengono dalla Cina.

Rischi economici e geopolitici di dipendenza

L'alta concentrazione della catena di approvvigionamento del mare sulla Cina ospita significativi rischi economici e geopolitici per la Germania e l'UE. In passato, la Cina ha ripetutamente usato la sua posizione dominante per influenzare i prezzi e utilizzare le consegne come mezzo politico di pressione.

Un esempio ben noto è la limitazione delle esportazioni di mare in Giappone nel 2010 nel corso di una disputa territoriale. Recenti sviluppi, come l'introduzione dei controlli di esportazione per alcuni metalli e magneti del lago da parte della Cina nell'aprile 2025, hanno nuovamente mostrato la vulnerabilità delle industrie occidentali. Queste misure hanno portato a significativi aumenti dei prezzi sul mercato mondiale al di fuori del costo dell'ossido cinese-deprosio fino a $ 300 per chilogrammo e hanno minacciato di causare arresti di produzione nell'industria automobilistica tedesca entro 4-6 settimane, poiché l'inventario è stato rapido.

Tali interruzioni di consegna o un drastico prezzo aumentano la competitività delle industrie chiave tedesche, in particolare nei settori dell'elettromobilità, delle energie rinnovabili e dell'alta tecnologia e possono ostacolare enormemente il raggiungimento degli obiettivi ambiziosi della transizione energetica e del traffico, nonché la digitalizzazione. La dipendenza è multidimensionale: non solo influisce sull'estrazione di materie prime, ma anche in modo più critico la raffinazione e la produzione di prodotti intermedi come i magneti permanenti. Anche se erano disponibili ROH-See di altre fonti, le necessarie capacità di elaborazione al di fuori della Cina sono spesso mancanti per convertirle nei metalli o in leghe di alta purezza richiesti. Ciò significa che una diversificazione della sola produzione di miniera non dissolve la dipendenza centrale nella parte centrale della catena del valore. L'istituzione delle proprie capacità di raffineria e lavorazione europea è quindi un collo di bottiglia altrettanto critico come l'acquisizione di materie prime stessa.

Implicazioni ecologiche e sociali dell'acquisizione e dell'elaborazione del mare globale

L'estrazione e l'elaborazione delle terre rare sono associate a notevoli problemi ecologici e sociali, che sono spesso concentrati nei paesi minerari e di produzione. La rottura porta spesso a un enorme degrado ambientale, tra cui l'erosione del suolo, la contaminazione delle risorse idriche attraverso l'uso di sostanze chimiche (ad esempio acidi, liscivia) e metalli pesanti, inquinamento atmosferico attraverso polvere e gas velenosi, nonché la distruzione della vita naturale e la perdita di biodiversità. Il consumo di acqua e energia è anche molto elevato in questi processi.

Un problema speciale è il frequente presenza di elementi di accompagnamento radioattivo come il torio e l'uranio nei depositi di mare. Durante la preparazione, ci sono notevoli quantità di residui che vengono generati nella produzione di una tonnellata di lago, circa 2.000 tonnellate di residui di sovraccarico e lavorazione, tra cui fino a 1,4 tonnellate di rifiuti radioattivi. Lo stoccaggio improprio di questi residui, come nel caso degli enormi lago di sterili al Bayan-Obo-Mine in Cina, porta a una contaminazione a lungo termine di pavimenti e acque sotterranee.

Anche gli effetti sociali nelle regioni minerari sono gravi. Ciò include rischi sanitari significativi per i lavoratori e la popolazione locale, ad esempio attraverso l'esposizione alla polvere (pneumoconiosi in Baotou) o contatto con sostanze tossiche. Spesso ci sono sfollamenti di comunità, conflitti di paese e violazione dei diritti umani. La corruzione e la mancanza di precauzioni di sicurezza sono particolarmente comuni nei paesi con bassi standard ambientali e sociali.

In passato, la Cina ha accettato standard ambientali più bassi per ottenere il proprio dominio del mercato e spesso tollerava i problemi associati. Recentemente ci sono segni che la Cina cerca di esternalizzare le parti della produzione più stressanti per l'ambiente nei paesi vicini come il Myanmar. Questo trasferimento dei costi ecologici e sociali ha ridotto i costi di produzione per le industrie occidentali a breve preavviso, ma ha portato a dilemma etiche a lungo termine e un'esternalizzazione dei costi reali della produzione marittima. Una strategia di approvvigionamento sostenibile per la Germania e l'Europa deve tenere conto di questi aspetti e interiorizzare questi aspetti invece di spostare i problemi solo geograficamente. Lo sviluppo e l'attuazione delle proprie capacità di estrazione e elaborazione europea devono quindi essere osservati in conformità con i più alti standard ambientali e sociali, che a loro volta influenzano la redditività di tali progetti.

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Approcci di ricerca e sviluppo per ridurre la dipendenza

In considerazione della dipendenza critica dalle terre rare e dei rischi associati, gli sforzi di ricerca e sviluppo intensivi (F&E) sono essenziali per trovare soluzioni alternative e per rafforzare la sicurezza delle cure in Germania e in Europa a lungo termine. Le attività di F&E si concentrano essenzialmente su tre aree: sostituzione e aumento dell'efficienza, del riciclaggio e dell'economia circolare, nonché sullo sviluppo e l'estrazione sostenibile di nuove fonti di materie prime primarie e secondarie.

Sostituzione ed efficienza

La sostituzione delle terre rare da parte di altri materiali o l'uso di tecnologie che fanno a meno del lago è un approccio di ricerca centrale. Allo stesso tempo, gli sforzi per utilizzare un uso più efficiente del mare per ridurre le esigenze specifiche per unità di applicazione.

Materiali di sostituzione per magneti

I magneti permanenti, in particolare i magneti NDFEB, sono una delle principali applicazioni per il lago e un collo di bottiglia critico. La ricerca si concentra su diverse classi di materiali alternativi:

• Iron Nitrid Magnets (FEN): questi sono considerati promettenti alternative senza mare. La società statunitense Niron Magnetics guida la commercializzazione di Fen Magnets e sta costruendo un impianto di produzione nel Minnesota, negli Stati Uniti, supportata da finanziamenti governativi. ARPA-E negli Stati Uniti promuove anche progetti di ricerca su Fen Magnets.
• Magneti a base di manganese: le leghe come le offerte di manganese (MNBI) e l'alluminio di manganese (MNAL) sono esaminate intensamente. Il laboratorio Ames negli Stati Uniti ha sviluppato magneti MNBI, che mostrano buone proprietà, in particolare ad alte temperature e sono già testati in motori in collaborazione con i partner industriali. In Europa ci sono anche attività di ricerca sull'MNBI, ad esempio presso istituti austriaci e tedeschi che si concentrano su procedure di sintesi ottimizzate come la porta ad alta pressione (HPT) e il bagliore termomagnetico.
• Leghe ad alta enteropopia (HEA): questa classe di materiali viene anche esaminata per il suo potenziale per applicazioni magnetiche, ma spesso è ancora in una fase di ricerca precedente.
• "Gap-magnets": l'obiettivo è quello di sviluppare magneti che chiudono le prestazioni e il divario di costo tra magneti di ferrite economici e magneti del lago ad alte prestazioni. MNBI è visto qui come candidato.

Lo sviluppo di magneti senza mare è una razza globale. Mentre negli Stati Uniti sono già stati intrapresi passi concreti verso la produzione e la commercializzazione pilota, in particolare per i magneti FEN e MNBI, l'Europa deve intensificare i suoi sforzi per non mettersi alla base tecnologicamente qui e per evitare nuove dipendenze, questa volta dagli Stati Uniti per le tecnologie magnetiche senza mare.

Materiali di sostituzione per catalizzatori

CER, un lago leggero, svolge un ruolo importante nei catalizzatori a tre vie (TWC) per le automobili per la pulizia dei gas di scarico. La ricerca in quest'area si concentra meno sulla completa sostituzione di CER, poiché è uno dei laghi più frequenti e più economici, ma piuttosto sulla riduzione dei metalli del gruppo di platino più costosi e critici (PGM) come platino, palladio e rodio.

• Gli approcci includono lo sviluppo di catalizzatori a base di rame, che possono ridurre significativamente la quota di PGM.
• La ricerca sull'ottimizzazione delle nanoparticelle di cerossido mira ad aumentare la loro efficienza nei catalizzatori e quindi ridurre potenzialmente l'uso di materiali.
• Il TU Darmstadt sta studiando la dipendenza da ossigeno del fluorescente ceramo, che può anche essere rilevante per la comprensione della chimica ceramica nei catalizzatori.

Nell'area dei catalizzatori automobilistici, il motore principale per la ricerca di sostituzione è meno la disponibilità ceramica rispetto ai costi e alle critiche del PGM. La sostituzione di CER stessa tende ad essere meno a fuoco qui che, ad esempio, la sostituzione del lago pesante nei magneti.

Materiali di sostituzione per materiali fluorescenti

Europium, terbio e ittrio sono fondamentali per la qualità del colore e l'efficienza di LED e display. La ricerca è alla ricerca di alternative senza mare:

• I punti quantici (QD): i nanocristalli di mezzafamiglia (ad es. Su base di cadmio, indium, perovskit o indulfuro di rame-indiano) possono emettere leggermente in colori specifici e sono esaminati come un'alternativa promettente ai fosfori del mare nelle manifestazioni e nell'illuminazione. Tuttavia, le sfide sono la tossicità di alcuni materiali QD (in particolare contenenti cadmio), la loro stabilità a lungo termine in condizioni operative e i costi della produzione di massa.
• Luminosità organica (OLED): si tratta già di una tecnologia senza mare consolidata per i display, ma qui si svolge una ricerca sui materiali troppo continua per migliorare l'efficienza, la durata della vita e i costi.
• Nuovi materiali di fosforo: ci sono ricerche su nuovi fosfori inorganici che rientrano senza un lago o riducono la percentuale di mari critici. Spesso, tuttavia, si tratta più di un'ottimizzazione dei sistemi esistenti (ad es. Cercando con elementi meno critici o miglioramenti dell'efficienza quantistica) rispetto a una sostituzione completa.

Sebbene ci siano progressi in materiali di illuminazione alternativi come i QD, la completa eliminazione dei fosfori a base di mare, specialmente nelle applicazioni che richiedono la massima qualità e efficienza del colore, è una grande sfida. La tendenza ha spesso maggiori probabilità di aumentare l'efficienza e la riduzione della quota del lago piuttosto che completare una sostituzione con materiali completamente nuovi.

Riduzione del requisito del mare attraverso l'efficienza dei materiali e le modifiche alla progettazione

Oltre alla sostituzione, la riduzione del requisito SEA specifico per applicazione è una leva importante.

• Gli istituti di Fraunhofer hanno sviluppato tecnologie nell'ambito del progetto principale "Critica delle terre rare" al fine di ridurre significativamente la necessità di neodimio e disprosio in magneti permanenti attraverso processi di produzione ottimizzati (ad esempio una produzione finale di contorno.
• Ottimizzazioni costruttive di unità elettrica, come un miglioramento del raffreddamento, possono ridurre la temperatura di funzionamento e quindi ridurre la necessità di elementi di stabilizzazione della temperatura ad alta temperatura come il dyprosio.
• In generale, lo sviluppo di prodotti che rientrano con materie prime meno critiche fin dall'inizio è un aspetto importante dell'efficienza delle risorse.

L'efficienza dei materiali e le innovazioni del design rappresentano spesso soluzioni più pragmatiche ed economicamente più veloci rispetto alla completa sostituzione da parte di materiali completamente nuovi, il cui sviluppo è lungo, costoso e rischioso. Tuttavia, questi miglioramenti incrementali possono dare un contributo significativo alla riduzione delle critiche.

Riciclaggio e economia circolare

Il riciclaggio di terre rare da vecchi prodotti e rifiuti di produzione è un altro pilastro cruciale per ridurre la dipendenza dalle importazioni e proteggere le risorse primarie.

Le attuali tecnologie di riciclaggio e la loro economia

Esistono vari approcci tecnologici per il riciclaggio dal mare, in particolare da magneti permanenti (ad esempio NDFEB) e batterie:

• Procedure idrometallurgiche: i metalli vengono estratti selettivamente da una soluzione, spesso dopo un'esposizione precedente ai materiali con acidi. Questa è una procedura consolidata nella preparazione del minerale e in linea di principio applicabile a molte composizioni Mugnetzus.
• Processi pirometallurgici: i materiali vengono sciolti ad alte temperature, per cui il lago può essere accumulato nelle scorie. Queste procedure non generano acque reflue e potenzialmente hanno meno fasi di processo rispetto alle rotte idrometallurgiche.
• Estrazione della fase gassosa e procedure elettrochimiche: si tratta di ulteriori approcci per separare e recupero dal mare.
• Brassante di idrogeno (elaborazione dell'idrogeno di rottami magneti, HPMS): in questa procedura, sono esposti l'idrogeno magnetico NDFEB, il che porta alla sua ottone e disintegrazione in una polvere. Questa polvere può quindi essere utilizzata direttamente per la produzione di nuovi magneti (riciclaggio del materiale) o per un'ulteriore preparazione chimica.

Tuttavia, l'economia del riciclaggio del mare è spesso ancora un grosso ostacolo. Dipende fortemente dai prezzi attuali per il lago primario, dalla concentrazione dei preziosi elementi (in particolare al lago pesante come il disprosio) nella corrente di rifiuti e dai costi dei processi collettivi, smontaggio e preparazione. In molti vecchi prodotti, come gli smartphone, le quantità costruite nel lago sono così basse che il riciclaggio spesso non è redditizio. I tassi di riciclaggio per il mare in Europa sono quindi ancora nella bassa intervallo percentuale singola -digit o inferiore.

I problemi principali sono:

• Tassi di raccolta piccoli e inefficienti: molti prodotti contenenti mari non entrano nei flussi di riciclaggio ufficiali.
• Smontaggio complesso: i componenti del mare sono spesso saldamente integrati nei prodotti e difficili da accedere. Lo smontaggio manuale è tempo e costoso.
• Flussi di materiale eterogeneo: la composizione di rottami elettronici e altre frazioni di rifiuti è molto diversa, il che rende difficile sviluppare processi di riciclaggio standardizzati.
• Requisiti di purezza elevata: per il riutilizzo in applicazioni ad alte prestazioni, il lago riciclato deve spesso avere livelli molto elevati di purezza, il che rende la preparazione più costosa.

L'economia del riciclaggio del lago affronta un problema Henne-Egg: volumi a bassa raccolta e processi tecnologicamente complessi, non ancora completamente maturi, rendono costoso il riciclaggio, il che a sua volta inibisce gli investimenti in sistemi più grandi e ulteriori ricerche. Senza effetti di scala, scoperte tecnologiche nell'automazione dello smontaggio e della separazione, nonché quadro normativo di supporto (ad esempio tassi riciclati vincolanti, i requisiti per il riciclaggio della progettazione del prodotto-"Progettazione per il riciclaggio"), costruendo una completa ed economicamente sostenibile industria del riciclaggio marittimo rimane una sfida importante.

Progressi e sfide nella costruzione di un'infrastruttura di riciclaggio europeo

Nonostante le sfide, vi sono progressi visibili nella costruzione di un'infrastruttura di riciclaggio europea per il lago. Nell'ambito della Critical Rect Materials Act (CRMA), l'UE ha formulato l'obiettivo ambizioso di coprire almeno il 25% della necessità annuale di materie prime strategiche mediante il riciclaggio entro il 2030.

Diverse piante pilota e le prime iniziative commerciali sono state create in Europa o sono in programma:

• Heraeus Remloy (Bitterfeld, Germania): nel maggio 2024, il più grande impianto di riciclaggio d'Europa per rari magneti domestici. Il sistema ha una capacità di elaborazione iniziale di 600 tonnellate di vecchio magnete all'anno, che può essere aumentata fino a 1.200 tonnellate a medio termine. La tecnologia utilizzata ha lo scopo di ridurre le emissioni di CO2 dell'80% rispetto all'estrazione primaria.
• Carester/Caremag (LACQ, Francia): pianificazione della costruzione di un sistema su larga scala per la raffinazione e il riciclaggio da See, che dovrebbe entrare in funzione alla fine del 2026. È pianificata la lavorazione di 2.000 tonnellate di vecchi magneti e 5.000 tonnellate di concentrato di mare primario all'anno Il progetto è stato classificato come progetto strategico dalla Commissione UE.
• Mkango Resources / Hypromag: sviluppato sistemi di riciclaggio in Gran Bretagna (tramite Hypromag Ltd) e sta pianificando un sistema in Pulawy, in Polonia (tramite Mkango Polska), che è stato anche riconosciuto come un progetto strategico dell'UE. Questi progetti utilizzano spesso il processo HPMS.
• Life Inspiee (Italia): un progetto finanziato dall'UE che mira a riguadagnare fino a 700 tonnellate di lago (Neodimio, Palladium, Disprosium) da magneti di scarto elettronici su scala industriale. A lungo termine (fino al 2040) viene ricercata una capacità di oltre 20.000 tonnellate all'anno.

Queste iniziative mostrano che sono fatti sforzi sia a livello di ricerca che industriale per stabilire l'economia circolare per il mare in Europa. Tuttavia, la costruzione di un'infrastruttura di riciclaggio europea REE globale ed economicamente sostenibile è un processo lungo. Richiede investimenti considerevoli e continui nello sviluppo tecnologico, nei sistemi collettivi e logistici, nonché il superamento delle sfide di ridimensionamento degli impianti pilota (spesso TRL 6-7) per completare le applicazioni industriali. In questo contesto, i tassi riciclati mirati dall'UE devono essere valutati come molto ambiziosi.

Progetti di ricerca tedesca ed europea e i loro risultati/potenziale (a partire dal 2024/2025)

Il panorama di ricerca in Germania e in Europa è molto attivo nel settore del riciclaggio e della sostituzione del mare, supportato da istituti di ricerca e supportato da programmi di supporto nazionali ed europei.

• Fraunhofer-Gesellschaft: vari istituti danno contributi importanti.
  • Il Fraunhofer Institute for Property Circuit and Resource Strategy (IWKS) è leader nello sviluppo di tecnologie di riciclaggio per i magneti NDFEB. Utilizzare progetti come FunMag (riciclaggio di magneti per la mobilità e-mobilità) e il ricyper (produzione di tipi di Magnett definiti da vecchi flussi magnetici misti) e ottimizzare i processi come il briefing dell'idrogeno (HPMS). Il riciclaggio di magneti dalle turbine eoliche è anche al centro della ricerca.
  • Il Fraunhofer Institute for Interface and Bio-Process Technology (IGB) cerca processi biotecnologici per il recupero di See.
  • Il progetto delle linee guida di Fraunhofer completato "Critica delle terre rare" ha gettato una base importante per la sostituzione, l'aumento dell'efficienza e il riciclaggio.
• Comunità Helmholtz:
  • Anche l'Helmholtz Institute Freiberg per la tecnologia delle risorse (HIF) sull'HZDR è molto attivo. Il progetto Biokollekt sviluppa metodi biotecnologici (ad es. Con peptidi) per l'estrazione selettiva di metalli, incluso il lago, da flussi di tessuti complessi come rottami elettronici. Nel progetto Renare (parte del progetto di guida H2Giga), il riciclaggio di materie prime critiche, tra cui il lago, di elettrolisi, viene esaminato utilizzando metodi di estrazione innovativi e liquido-liquido-particella.
• Progetti finanziati dall'UE:
  • Susmagpro (completato novembre 2023) era un progetto pionieristico per istituire una catena di approvvigionamento di riciclaggio europea per i magneti del lago. Ha dimostrato con successo la produzione e l'uso di magneti riciclati in altoparlanti e motori elettrici.
  • La reesilienza (runtime fino al 2026) si basa sui risultati di SusmagPro e mira a costruire una catena di approvvigionamento europea resistente per i magneti del lago, anche sviluppando strumenti software per ottimizzare i materiali secondari e migliorare le tecnologie di produzione e preparazione delle polveri in lega.
  • Greene e Harmony sono nuovi progetti dell'UE iniziati nel 2024. Greene si concentra sulla riduzione del contenuto del lago nei magneti attraverso una riprogettazione innovativa della microstruttura. L'armonia mira a stabilire un circuito di riciclaggio pilota per magneti permanenti da varie applicazioni (turbine eoliche, motori elettrici, rottami elettronici).
  • Altri progetti pertinenti sono la rinascita (completato, il recupero dei magneti NDFEB), i segreti (estrazione del mare dalla roccia fosfato nella produzione di fertilizzanti) e il progetto completato Eurar, che ha gettato le basi per un'industria europea del lago e ha valutato il verificarsi europeo.
• Altri attori: l'eco-istituto crea regolarmente studi e sviluppa piani di strategia per la gestione sostenibile delle risorse da See, con il riciclaggio che gioca un ruolo centrale.

Il panorama di ricerca in Germania e in Europa è dinamico e affronta l'intera catena del valore dalla sostituzione al riciclaggio a metodi di estrazione alternativi. È riconoscibile uno sviluppo chiaro dalla ricerca di base a progetti pilota orientati all'applicazione e primi approcci commerciali. La rete di eccellenti istituzioni di ricerca con industria e il supporto mirato ai programmi nazionali ed europei sono driver decisivi. Tuttavia, la più grande sfida rimane il trasferimento di successo dei risultati della ricerca nell'ampia applicazione industriale e il ridimensionamento a processi economicamente sostenibili (superando la "Valle della morte" per le innovazioni). La dimostrazione di fattibilità tecnica a livello rilevante (livelli di prontezza ad alta tecnologia, TRL) è importante tanto quanto lo sviluppo di modelli di business sostenibili.

Sviluppo ed estrazione sostenibile di nuove fonti

Oltre alla sostituzione e al riciclaggio, lo sviluppo di nuove fonti primarie e secondarie di materie prime è una componente importante per diversificare l'approvvigionamento del mare.

Potenziale dei depositi europei del lago

L'Europa ha geologicamente significativi ma finora appena usati depositi di mare.

• Svezia: il magazzino via Geijer vicino a Kiruna, che è esplorato dalla società mineraria di stato LKAB, è considerato il più grande occorrenza nota di oltre 1 milione di tonnellate di ossidi di terre rari. Lkab prevede di iniziare a smantellare dal 2027, per cui la capacità di produzione completa dovrebbe essere raggiunta solo dopo 10-15 anni di consegna. Oltre al ferro e al fosfato, il minerale in per geijer contiene circa lo 0,2% di lago. Un altro importante verificarsi svedese è Norra Kärr, che è particolarmente ricco nel lago pesante.
• Norvegia: il complesso di carbonato FEN nel sud della Norvegia è scambiato come il deposito del lago potenzialmente più grande in Europa. Le stime assumono 8,8 milioni di tonnellate complessive di lago, tra cui circa 1,5 milioni di tonnellate di lago rilevanti magnetico. La società Rare Earths Norway (REN) esplora l'area e considera una rottura realistica dal 2030, che potrebbe potenzialmente coprire il 10% delle esigenze europee.
• Finlandia: la miniera di fosfato Sokli in Lapponia contiene anche il potenziale per l'estrazione del mare come amministratore.
• Groenlandia: occorrenza come Kvanefjeld, Kringlene e Sarfartoq hanno risorse marittime significative. Tuttavia, lo sviluppo è associato a grandi sfide, tra cui elevati costi di infrastruttura, condizioni climatiche estreme, carenza di lavoratori qualificati e complesse procedure di approvazione.
• Altro occorrenza: ci sono anche eventi più piccoli o meno ben esaminati in Germania (ad esempio Storkwitz in Sassonia, che è considerato un toner antieconomico e bavarese con basse concentrazioni), Grecia e Spagna.

Tuttavia, lo sviluppo di queste occorrenze europee è associato a notevoli ostacoli. Ciò include gli investimenti spesso elevati e i costi operativi rispetto a produttori affermati come la Cina, processi di approvazione lunghi e complessi (spesso 10-15 anni), requisiti ambientali rigorosi (in particolare nella gestione di materiali di accompagnamento radioattivi come il torio e l'uranio) e la necessità di ottenere l'accettazione sociale per i progetti minerari. Sebbene questi occorrenze possano contribuire alla diversificazione a lungo termine, non sono una soluzione a breve termine all'attuale dipendenza. È quindi essenziale una strategia di ponte basato sul riciclaggio, la sostituzione e la diversificazione delle fonti di importazione esistenti.

Valutazione di depositi europei europei-potenziali, economia, aspetti ambientali, programma

La valutazione di depositi europei selezionati per terre rare mostra diversi stand di sviluppo e potenziale. Il deposito svedese di Geijer/Kiruna è gestito dallo stato LKAB ed è in fase di esplorazione con un'approvazione richiesta. Con risorse stimate di oltre un milione di tonnellate di SEO e una percentuale più elevata di terre rare lievi, lo smantellamento potrebbe iniziare dal 2027, per cui la produzione completa sarebbe stata raggiunta solo dopo 10-15 anni. L'economicità è potenzialmente somministrata come bambino e fosfato, ma richiede considerevoli investimenti. Ci sono sfide con i compagni radioattivi, il consumo di spazio e l'accettazione della popolazione Sami.

Il complesso norvegese di carbonato Fen è sviluppato dalla Norvegia delle terre rare ed è in esplorazione avanzata. Con 8,8 milioni di tonnellate di risorse stimate, di cui 1,5 milioni di tonnellate di magnete sul lago, potrebbero essere ridotti dal 2030, il che potrebbe coprire il dieci percento dei requisiti dell'UE. La valutazione della redditività è ancora in corso, sono richiesti investimenti significativi. Gli aspetti ambientali riguardano la radioattività attraverso il torio e la compatibilità ambientale dello smantellamento e della preparazione.

Il progetto svedese Norra Kärr di Tasman Metals è ricco di terreno rare difficili ed è nel processo di approvazione. Come progetto a lungo termine con un programma incerto, l'economia dei prezzi HSEE e la tecnologia di preparazione dipende. I requisiti ambientali e i conflitti di uso del suolo rappresentano ulteriori sfide.

Il deposito finlandese di Skli del gruppo minerali finlandesi offre potenzialità marittima con significativi depositi LSEE come miniera di fosfato. L'economia dipende dal mercato dei fosfato e dalla tecnologia di estrazione del mare come opzione a lungo termine per i prodotti. L'integrazione nel mining esistente e la gestione dei rifiuti sono aspetti centrali.

Il deposito di Grönland Kvanefjeld, precedentemente da GGG e ora da minerali di transizione energetica, ha un verificarsi molto grande di terra sia più facile che difficile. Tuttavia, il progetto è politicamente bloccato da una moratoria perché gli argomenti di uranio sono problematici. Gli alti costi di sviluppo, la mancanza di infrastrutture, la radioattività attraverso l'uranio, nonché le questioni legali ambientali, sociali e indigene rendono incerti lo sviluppo a lungo termine.

Ricerca sui metodi di estrazione alternativi

Parallelamente all'esplorazione di depositi convenzionali, è intensamente studiato su alternative per ottenere il mare da fonti secondarie e usando nuovi metodi.

• Rifiuti industriali come fonte di materie prime (estrazione urbana/industriale):
  • Cenere di carbone (volo): negli Stati Uniti sono state identificate concentrazioni significative di lago grave in cenere di carbone dal bacino del fiume Powder. In Gran Bretagna, un progetto finanziato da Innovate UK (Mormair and Materials Processing Institute, ottobre 2024-agosto 2025) corre per il recupero di neodimio, praseodico e scandium dal flugashing del carbonio per mezzo di una combinazione di reattori a loop chimici e clorazione di carbo su una scala pilota. Viene inoltre esaminata l'estrazione da frutti di frutti di carbonio con liquidi ionici.
  • Sincendi rossi (BuildingXitrest): come un prodotto di produzione di alluminio, i fanghi rossi cadono in grandi quantità e contiene anche lago (in particolare CER, Lanthan, Neodym, Scandium). Il progetto europeo concluso Redmud si è concentrato sul completo riciclaggio dei resti di sesso edile, inclusa l'estrazione del lago. Tuttavia, le concentrazioni sono spesso basse e l'estrazione è complessa.
  • Phosphorgips (produzione di fertilizzanti): i segreti del progetto UE hanno dimostrato con successo procedure per l'estrazione da Sew (ND, PR, DY) dai flussi di processo della produzione di fertilizzanti fosfato su scala pilota. Questo approccio è particolarmente sostenibile perché si basa su materiale già rotto e non genera nuovi rifiuti di mining.
• Processi biotecnologici:
  • Biolaching e biomineralizzazione: l'uso di specifici microrganismi (batteri, funghi) o loro prodotti metabolici (ad esempio acidi organici, enzimi, peptidi) per una soluzione selettiva (biioleaching) o legame (biosorbimento, biosorbimento) L'Istituto Helmholtz Freiberg (HIF) nell'HZDR (progetto Biokollekt), ad esempio, sta lavorando sull'uso dei peptidi per il legame selettivo del mare. Alla LMU Monaco, viene studiato l'uso di batteri dipendenti da lantanide per l'estrazione dal mare dal mare dai rifiuti industriali e dall'acqua mineraria, con lo stelo batterico SOLV che mostra risultati promettenti. Viene anche esaminato il bioleaching dei rifiuti magnetici.
  • Phytomining: sono usate le piante che arricchiscono i metalli da terra. I metalli possono quindi essere ottenuti raccogliendo e sfregando la biomassa vegetale. Tuttavia, questa procedura è ancora in uno stato di ricerca molto precoce e l'economia non è stata ancora dimostrata per il mare.
• Maturità tecnologica (TRL): molti di questi metodi di estrazione alternativi sono ancora nelle prime ricerche o fasi pilota (TRL 3-6). La scalabilità degli standard industriali e della competitività economica spesso non sono ancora fornite e richiedono ulteriori lavori di ricerca e sviluppo intensivi.

Lo sviluppo di fonti alternative di mare dai flussi di rifiuti e l'uso di processi biotecnologici è molto promettente per quanto riguarda la sostenibilità e potenzialmente meno inquinamento ambientale rispetto al mining primario. Questi approcci potrebbero dare un contributo importante all'economia circolare e ridurre la dipendenza dalle materie prime appena estratte. Tuttavia, il percorso verso la maturità industriale e l'economia di queste tecnologie è ancora ampio e richiede investimenti considerevoli e a lungo termine nella ricerca, nello sviluppo e nel ridimensionamento. Rappresentano quindi opzioni a medio-lungo termine.

Sviluppo di processi di separazione e raffinazione più ecologici

La separazione convenzionale del mare, principalmente usando l'estrazione di solvente, è un processo ad alta intensità di energia che ha grandi quantità di sostanze chimiche (S.ures, solventi organici) e genera l'ambiente. Pertanto, la ricerca su procedure di separazione più rispettose e più efficienti sono di grande importanza, non solo per le materie prime primarie, ma anche per il riciclaggio.

• Liquidi ionici (IL) e solventi eutici profondi (DES): questi sono intensamente studiati come alternative di solvente "verdi". Sono caratterizzati da una bassa pressione di vapore, non infiammabilità e spesso elevata selettività per alcuni metalli. La ricerca su questo si svolge all'Università di Rostock. Nel 2023/2024, un'edizione speciale del Minerals Journal è stata dedicata a questo argomento con una forte partecipazione europea.
• Sfide e TRL: nonostante i risultati di laboratorio promettenti, i costi per ILS/DES, la loro stabilità a lungo termine in condizioni di processo, l'efficienza efficiente dei solventi stessi e la scalabilità dei processi sono ancora importanti sfide. Molti di questi approcci sono ancora in laboratorio o nella migliore scala pilota (TRL spesso <6). Sebbene la ricerca sia stata intensamente studiata per anni, finora non ci sono state ampie scoperte commerciali nell'industria dei lago.

Lo sviluppo di un processo di separazione nuovo, più ecologico ed efficiente in termini di costi è una chiave cruciale per migliorare significativamente l'equilibrio ecologico dell'intera catena del valore del mare (sia da fonti primarie che secondarie). Questa è un'area fondamentale per le innovazioni tecnologiche che consentirebbero solo una fornitura di mare europea davvero sostenibile. Senza progressi nella tecnologia di separazione, la costruzione di una catena del valore europea indipendente rimane difficile, anche se erano disponibili materie prime primarie o secondarie.

Progressi e stato TRL delle tecnologie selezionate di riciclaggio e sostituzione per il lago in Europa/Germania (a partire dal 2024/2025)

TRL (livello di prontezza tecnologica): 1-3 Ricerca di base, 4-6 Convalida/dimostrazione nell'ambiente di laboratorio/pertinente, 7-9 Dimostrazione prototipo/sistema in ambiente operativo, applicazione commerciale.

Il panorama di ricerca europeo e tedesco mostra progressi significativi nel riciclaggio e nelle tecnologie di sostituzione per le terre rare, con approcci diversi per avere diversi gradi di maturità. Nell'area della sostituzione del magnete, i magneti di ferro-nitride con una tecnologia pronti alla tecnologia si sviluppano da 6-8, in particolare negli Stati Uniti da Niron Magnetics, mentre la ricerca dell'UE è rappresentata in modo meno prominente. Questa tecnologia mira alle applicazioni in motori e generatori elettrici, ma deve affrontare sfide nel ridimensionamento, i costi e il confronto delle prestazioni con i magneti NDFEB convenzionali.

I magneti Mangani-Bismuth si trovano con un TRL di 4-7 in una precedente fase di sviluppo, con istituzioni tedesche e austriache come la Tu Bergakademie Freiberg e l'Università di Montan a Leoben. Le principali aree di applicazione sono i motori industriali e i cosiddetti "magneti gap", mentre la sintesi di fasi pure, stabilità termica e ridimensionamento rappresentano le sfide centrali.

Nel caso di sostanze fluorescenti, i punti quantici hanno già raggiunto un alto livello di maturità di 7-9 nelle applicazioni di visualizzazione, con la partecipazione di varie aziende e istituti di ricerca come Fraunhofer. Nonostante le promettenti applicazioni in display, LED e celle solari, ci sono sfide per quanto riguarda la tossicità, la stabilità ed efficienza rispetto ai fosfori del mare. I LED organici hanno già raggiunto la maturità del mercato con un TRL e sono presenti come industria consolidata in display e illuminazione, ma continuano a combattere con problemi di vita con LED blu e problemi di costi ed efficienza.

Il riciclaggio dei magneti NDFEB mostra vari approcci promettenti. Il rinforzo idrogeno combinato con il riciclaggio dei materiali ha raggiunto un TRL di 7-8, con istituzioni tedesche come il Fraunhofer IWKS insieme a partner internazionali e progetti dell'UE come Hypromag e Susmagpro/Reeslience. Questa tecnologia consente un riutilizzo diretto per nuovi magneti, ma affronta sfide nella qualità dei magneti riciclati, nella raccolta, nel smontaggio e nell'economia.

Le procedure idrometallurgiche con un TRL da 4-7 sono sviluppate da Fraunhofer, il TU Bergakademie Freiberg e le aziende come il carester e mirano al recupero di puro sede e metalli. La complessità dei processi, l'uso di sostanze chimiche, costi e problemi di selettività rimangono sfide centrali. Gli approcci pirometallurgici sono ancora in fase di ricerca con un TRL di 4-6 e combattono con intensità energetica, possibili problemi di perdita del mare e purezza.

I processi biologici innovativi come la bioleaching e il biosorbimento sono studiati con un TRL di 3-5 da istituzioni come HZDR, LMU Monaco e Fraunhofer IGB per scarti elettrici e rifiuti industriali. Le sfide risiedono nella selettività, cinetica, robustezza dei microrganismi e ridimensionamento economico.

Anche i metodi di estrazione alternativi mostrano un potenziale. L'estrazione dal flugashing del carbonio con un TRL 4-6 è principalmente perseguita nei progetti statunitensi e britannici, mentre l'estrazione di resti di fosfato della produzione di fertilizzanti nel progetto Secrets con partner come Yara e Reetec ha raggiunto un TRL di 6-7. Entrambi gli approcci lottano con basse concentrazioni e questioni economiche.

Le tecnologie di separazione ecologiche che utilizzano liquidi ionici e solventi eutettici profondi sono ancora in fase di ricerca iniziale con un TRL di 3-5, con l'Università di Rostock e vari progetti dell'UE coinvolti. Le sfide risiedono nei costi dei solventi, alla loro stabilità, recupero e scalabilità per l'applicazione industriale.

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Opzioni strategiche per la Germania per l'indipendenza a lungo termine

Al fine di ridurre la significativa dipendenza dalle terre rare, in particolare la Cina e per garantire la sicurezza a lungo termine dell'offerta, la Germania è disponibile per una serie di opzioni strategiche a livello nazionale ed europeo. Questi includono il corso politico, la struttura delle catene di valore resiliente, l'intensificazione della cooperazione internazionale e il rafforzamento mirato della propria leadership tecnologica.

Design politico nazionale ed europeo

Il quadro politico è fondamentale per avviare e sostenere le trasformazioni necessarie nell'approvvigionamento di materie prime.

Strategia di materia prima tedesca e strategia nazionale di gestione circolatoria (NKWS)

La strategia tedesca delle materie prime, più recentemente aggiornata nel 2020, mira a supportare le aziende in una fornitura di materie prime sicura e sostenibile. I pilastri di base sono la diversificazione delle fonti di approvvigionamento, la promozione del riciclaggio e l'efficienza dei materiali, il rafforzamento dell'acquisizione di materie prime domestiche (ove possibile e sensibile), nonché il supporto di società tedesche nella concorrenza internazionale. L'importanza della ricerca e dello sviluppo come sostituzione e processi di riciclaggio più efficienti è particolarmente enfatizzata per le materie prime critiche come il mare.

La National Circulatory Business Strategy (NKWS) adottata dal governo federale nel dicembre 2024 stabilisce importanti accenti complementari qui. Includi i loro obiettivi centrali con rilevanza per il lago:

• Riduzione del consumo di materie prime primarie: a lungo termine, il consumo pro capite di materie prime primarie in Germania dovrebbe essere significativamente ridotto.
• Chiusura dei circuiti in tessuto: la proporzione di materie prime secondarie nell'uso del materiale dovrebbe essere aumentata in modo significativo; L'UE mira a raddoppiare entro il 2030, un obiettivo che il NKWS raccoglie.
• Rafforzare l'indipendenza delle materie prime: l'obiettivo è esplicitamente perseguito il 25% della necessità di materie prime strategiche come terre rare o litio entro il 2030 per riciclaggio, che è in armonia con la legge sulle materie prime critiche dell'UE.

Tuttavia, la precedente attuazione di queste strategie è stata vista in modo critico. Gli esperti criticano un divario tra gli obiettivi formulati e l'effettiva attuazione, in particolare per quanto riguarda la fornitura di fondi sufficienti, l'accelerazione delle procedure di approvazione per i progetti domestici e la mancanza di volontà di investire nell'investimento dell'industria fintanto che i prezzi del mercato mondiale per il lago sono relativamente bassi. La mancanza di pensiero strategico e misure concrete e vincolanti sono criticate. L'NKWS è un approccio più nuovo qui, la cui efficacia deve ancora dimostrare. Esiste un evidente conflitto di obiettivi tra la disposizione strategica a lungo termine e le considerazioni economiche a breve termine, che devono essere superate dal controllo politico.

Act delle materie prime critiche dell'UE (CRMA)

L'UE Critical Rire Materials Act (CRMA), che è entrato in vigore nel maggio 2024, costituisce il quadro giuridico dell'Europa centrale per rafforzare la sicurezza delle materie prime critiche e strategiche. Le sue destinazioni fondamentali per il 2030 sono ambiziose:

• Almeno il 10% del requisito annuo dell'UE di materie prime strategiche dovrebbe provenire da finanziamenti domestici.
• Almeno il 40% deve essere elaborato nell'UE.
• Almeno il 25% dovrebbe essere coperto dal riciclaggio all'interno dell'UE.
• La dipendenza da un singolo paese terzo per una materia prima strategica deve essere limitata a un massimo del 65%.

Un cuore della CRMA è la designazione e la promozione di progetti strategici così chiamati. Questi possono beneficiare di procedure di approvazione accelerate (un massimo di 27 mesi per progetti di estrazione, 15 mesi per i progetti di elaborazione e riciclaggio) e supporto finanziario. Nel marzo 2025, furono pubblicati un primo elenco di 47 progetti di questo tipo che colpiscono le risorse della batteria, ma includono anche progetti nell'area della Terra meno frequente (ad esempio il progetto Kiruna Mines in Svezia e iniziative di riciclaggio come il progetto Pulawy in Polonia). I punti di contatto nazionali per questi progetti devono essere nominati per l'implementazione in Germania (scadenza fino al febbraio 2025), per cui il Ministero federale delle economia e della protezione del clima (BMWK) e l'agenzia tedesca delle materie prime (DERA) svolgono un ruolo di coordinamento.

La valutazione del CRMA è mista. Da un lato, l'atto è visto come un passo importante e necessario per affrontare la dipendenza da materie prime. D'altra parte, ci sono dubbi sulla realizzazione tecnica ed ecologica degli obiettivi ambiziosi, specialmente per le terre rare, entro il set di tempo. I tempi di approvazione spesso molto lunghi per i progetti minerari (10-15 anni) sono in contrasto con le scadenze mirate alla CRMA. Inoltre, la resistenza della popolazione civile potrebbe rallentare l'attuazione contro i nuovi progetti di estrazione o elaborazione in Europa. Il successo della CRMA dipenderà decisamente dalla costante attuazione da parte degli Stati membri, dalla mobilitazione di considerevoli investimenti privati ​​e dalla dissoluzione dei conflitti di obiettivo, ad esempio tra permessi veloci e elevati standard ambientali.

Programmi e iniziative di finanziamento

Per supportare gli obiettivi strategici, esiste una vasta gamma di programmi di finanziamento a livello tedesco ed europeo:

• Germania: il BMWK e il Ministero federale dell'istruzione e della ricerca (BMBF) offrono vari programmi che affrontano la ricerca, lo sviluppo e l'innovazione nel campo delle materie prime critiche, l'efficienza delle risorse e l'economia circolare. Ciò include il Fondo per materie prime appena stabilite, il programma (rafforzamento delle dinamiche di trasformazione e della partenza nelle aree e nelle posizioni delle centrali elettriche a carbone) e prestiti finanziari non legati (garanzie UFK) per garantire progetti stranieri.
• UE: Programmi come Horizont Europe, Inveu e Life offrono opzioni di finanziamento per la ricerca, l'innovazione e le tecnologie di implementazione nel settore della sospensione, del riciclaggio e dell'estrazione sostenibile. Il Fondo per l'innovazione può fornire fondi per le capacità di riciclaggio.
• Iniziative: l'European Rire Materials Alliance (ERMA) svolge un ruolo importante nell'identificazione e nella promozione di progetti di investimento lungo l'intera catena del valore del mare in Europa. ERMA ha formulato l'obiettivo che il 20% della necessità europea di magneti marittimi dalla produzione di proprietà dell'UE potrebbe essere coperto entro il 2030, per i quali sono stati identificati investimenti di circa 1,7 miliardi di euro. Programmi di efficienza delle risorse come il progresso in Germania contribuiscono anche alla consapevolezza e all'avvio delle misure.

Sebbene vi sia un gran numero di strumenti di finanziamento, il loro efficace coordinamento, l'accessibilità, in particolare per le piccole e medie dimensioni (PMI) e le risorse finanziarie sufficienti in relazione alle dimensioni della sfida, sono decisive per la loro efficacia. Una frammentazione del panorama di finanziamento e degli ostacoli burocratici potrebbe ridurre l'effetto previsto e ritardare la struttura rapida urgentemente necessaria delle capacità.

Panoramica delle strategie politiche dell'UE e tedesche e dei programmi di finanziamento rilevanti per le terre rare (selezione)

L'Unione europea e la Germania hanno sviluppato varie strategie politiche e programmi di supporto che sono di particolare rilevanza per le terre rare. Il Critical Materials Act (CRMA) dell'Unione europea mira a conquistare il dieci percento delle materie prime richieste attraverso l'auto -finanziamento entro il 2030, per elaborare il 40 percento e coprire il 25 percento per riciclaggio, per cui la dipendenza da un singolo paese terzo deve essere limitata a un massimo del 65 percento. I progetti strategici sono finanziati nei settori dello smantellamento, dell'elaborazione e del riciclaggio, nonché della ricerca e dell'innovazione.

La strategia tedesca delle materie prime del governo federale, sotto la guida del BMWK, si concentra sulla diversificazione, il riciclaggio e l'estrazione domestica in caso di sensibili, ricerca e sviluppo per la sostituzione. Sono supportate misure per la diversificazione, la ricerca e lo sviluppo per il riciclaggio e la sostituzione, nonché l'esame del potenziale interno. La strategia di business del circuito nazionale di BMUV e BMWK mira a coprire il 25 percento della necessità di materie prime strategiche riciclando e riducendo il consumo di materie prime primarie. Sono finanziati lo sviluppo di capacità di riciclaggio, la progettazione per il riciclaggio, la ricerca e lo sviluppo delle tecnologie di riciclaggio.

Il Fondo tedesco per materie prime di BMWK e KFW dovrebbe contribuire alla sicurezza delle materie prime e ridurre le dipendenze promuovendo progetti per l'estrazione, l'elaborazione e il riciclaggio di materie prime critiche e strategiche a casa e all'estero. Il programma di finanziamento BMWK supporta la trasformazione delle regioni del carbone e promuove la produzione e il recupero di materie prime critiche per i componenti chiave.

A livello europeo, Horizont Europa rafforza le basi scientifiche e tecnologiche e promuove l'innovazione, in particolare la ricerca e l'innovazione per sostituzione, riciclaggio, estrazione sostenibile e nuovi materiali. L'Alleanza europea delle materie prime (ERMA) delle materie prime EIT e l'UE sta lavorando alla creazione di catene di valore resiliente dell'UE per le materie prime e identifica e supporta progetti di investimento in rottura, lavorazione e riciclaggio delle terre rare. Il programma tedesco PMI innovativo: l'efficienza delle risorse e l'economia circolare del BMBF rafforzano la ricerca e lo sviluppo in aziende di piccole e medie dimensioni e promuovono la fornitura e l'uso efficienti di materie prime critiche, processi di riciclaggio innovativi e prodotti circolari.

Costruzione di catene di valore resiliente in Germania e in Europa

La struttura proprie e le catene di valore resistenti per le terre rare in Europa è un elemento centrale per ridurre la dipendenza dalla Cina. Ciò richiede sforzi a tutti i livelli, dall'estrazione di materie prime alla lavorazione alla produzione di prodotti finali e riciclaggio.

Opportunità e sfide nella costruzione di capacità di elaborazione domestica e raffineria

Un collo di bottiglia critico nell'attuale paesaggio europeo del mare è la mancanza di una capacità significativa di separazione del lago grezzo negli ossidi individuali di alta purezza e per la successiva produzione di metalli. Anche se l'Europa stava guadagnando sempre più materie prime primarie o secondarie, spesso dovrebbero essere esportate in Cina per ulteriori elaborazioni, il che sposterebbe solo la dipendenza.

• Necessità: l'istituzione di sistemi di separazione europei e capanne metalliche è essenziale per ottenere una profondità reale di valore e autonomia strategica.
• Esempi di approcci: in Estonia, NEO Performance gestisce già materiali (Silt) un sistema di separazione, che tuttavia si basa su concentrazioni importate. In Francia ci sono piani per una struttura a La Rochelle e il progetto CareMag in LACQ mira a elaborazione e riciclaggio integrati. Ci sono anche iniziative in Polonia (Pulawy Project).
• Economicità: la struttura di tali sistemi è estremamente intensiva. I costi di investimento sono elevati e i produttori europei dovrebbero competere con le società cinesi consumate e spesso su misura. Sarebbero necessari contratti di accettazione a lungo termine e prezzi stabili per incoraggiare gli investimenti.
• Hurdles tecnologici: è necessario un know-how specifico per i complessi processi di separazione. Inoltre, devono essere sviluppate e ridimensionate procedure ecologiche e efficienti dal punto di vista energetico per soddisfare gli elevati standard ambientali europei.
• LSEE vs. HSEE: un'attenzione speciale richiede lo sviluppo delle capacità di elaborazione per Heavy Lake (HSEER), poiché la dipendenza dalla Cina (compresa la lavorazione delle materie prime dal Myanmar) è quasi al 100% e questi elementi per i magneti ad alte prestazioni sono fondamentali.

L'istituzione di una catena di creazione di valore marittimo completo è un progetto generazionale che difficilmente può essere realizzato senza enormi finanziamenti statali, obblighi politici a lungo termine e una stretta cooperazione tra attori pubblici e privati. Un unico attenzione allo smantellamento interno, senza lo sviluppo parallelo di elaborazione, produzione di metalli e capacità di produzione magnetica, non risolverebbe fondamentalmente la dipendenza strategica.

"Progettazione per il riciclaggio" come strategia a lungo termine

Un'altra importante strategia a lungo termine è la progettazione di prodotti che contengono terre rare nel senso dell'economia circolare ("progettazione per il riciclaggio", DFR).

• Obiettivi: i prodotti dovrebbero essere costruiti in modo tale che i componenti contenenti il ​​mare (ad esempio magneti nei motori elettrici) possano essere facilmente identificati, smontati e utilizzati per una varietà di riciclaggio alla fine della vita del prodotto. Ciò aumenterebbe in modo significativo l'efficienza e l'economia del riciclaggio.
• Strumenti: l'introduzione dei passaggi del prodotto digitale che contengono informazioni dettagliate sulla composizione del materiale e le istruzioni di smontaggio è vista come uno strumento importante per creare la trasparenza necessaria per il riciclaggio efficace. Anche gli sforzi standard sono rilevanti qui.
• Sfide: l'implementazione dei principi DFR è complessa, specialmente nelle catene di approvvigionamento globalizzate con una vasta gamma di produttori e progetti di prodotti. Lo sviluppo e l'applicazione degli standard vincolanti è una grande sfida.

"Design for Recycling" è una strategia essenziale ma naturalmente molto lunga. Il loro pieno effetto sulla disponibilità di materie prime secondarie si svilupperà solo quando i prodotti progettati secondo i principi DFR oggi raggiungono la fine del loro ciclo di vita in 10, 15 o più anni. A breve termine, il DFR non può risolvere gli attuali problemi di approvvigionamento, ma è essenziale per lo sviluppo di un'economia circolare sostenibile e resiliente per il mare in futuro.

Collaborazioni internazionali e diversificazione

Poiché una completa autosufficienza nelle terre rare per la Germania e l'Europa è irrealistica a breve e medio termine, la cooperazione internazionale e la diversificazione delle fonti di approvvigionamento svolgono un ruolo centrale in ogni strategia di resilienza.

Valutazione potenziale e sostenibilità di partenariati per materie prime

La Germania e l'UE intensificano i loro sforzi per espandere ed espandere le partnership di materie prime con diversi paesi in tutto il mondo.

• Paesi graduati e focalizza materie prime:
  • Cile: concentrarsi su litio e rame, ma anche potenziale per altri minerali. Nel gennaio 2023 e giugno 2024, la cooperazione fu confermata, con particolare attenzione allo smantellamento sostenibile e allo scambio scientifico.
  • Mongolia: partenariato dal 2011, partenariato strategico dal febbraio 2024. Supporto presso l'Università mongola tedesca di materie prime e tecnologia.
  • Australia: cooperazione energetica e delle materie prime dal 2017, aumentando la concentrazione sulla protezione climatica e sui minerali critici. Studio "Studio delle catene di approvvigionamento di minerali critici australiani-tedeschi" per l'identificazione del potenziale di creazione di valore.
  • Canada: partenariato strategico nel campo delle materie prime critiche.
  • Altri partner: Kazakistan, Ucraina, Groenlandia e vari africani (ad es. Namibia, Sambia, Dr Congo) e i paesi sudamericani (ad esempio Argentina) sono al centro dell'UE per le partnership di materie prime.
• Obiettivi delle partnership: oltre alla diversificazione delle fonti di consegna, si tratta anche di sostenere i paesi partner nell'estrazione di materie prime sostenibili, promuovendo la creazione di valore in loco (ad esempio costruendo ulteriori capacità di elaborazione) e stabilendo elevati standard ambientali, sociali e di governance (ESG).
• Sfide e rischi: l'implementazione di tali partenariati è complessa. È importante garantire la conformità agli standard ESG ed evitare il lavaggio dei verdi. Molti potenziali paesi partner sono politicamente instabili o hanno deficit nel governo. C'è anche una forte concorrenza, in particolare con la Cina, per accedere alle materie prime e all'influenza in questi paesi. Il problema di base della resilienza non risolve completamente un puro trasferimento di un attore dominante (Cina) a diversi attori, che è anche potenzialmente instabile o influenzato dalla Cina. Una selezione molto attenta dei partner e una progettazione intelligente degli accordi che creano vantaggi reali per entrambe le parti ("win-win") e non solo perseguono interessi unilaterali.

Implicazioni geopolitiche e stabilità a lungo termine

La fornitura di materie prime critiche come le terre rare è diventata da tempo un campo centrale di scontri geopolitici.

• Lo strumentalizzazione delle consegne di materie prime: il rischio che le consegne di materie prime siano utilizzate come mezzo politico di pressione nei conflitti internazionali è reale e ha già portato a notevoli guasti del mercato in passato.
• La necessità di una strategia europea coerente: alla luce di questa dimensione geopolitica, non è sufficiente una politica di materie prime puramente economicamente o tecnologicamente guidata. È richiesto un coerente della politica europea del commercio estero, della sicurezza e dello sviluppo che gli aspetti integrati delle materie prime. La garanzia dell'approvvigionamento del mare è quindi indissolubilmente legata al rafforzamento della sovranità europea e alla progettazione di relazioni internazionali resilienti. Ciò richiede uno stretto coordinamento all'interno dell'UE e con partner internazionali simili.

Rafforzare la leadership tecnologica

Lo sviluppo e l'applicazione delle proprie tecnologie avanzate nel campo della sostituzione, del riciclaggio e dell'estrazione sostenibile delle terre rare offrono alla Germania l'opportunità di ridurre la sua dipendenza e allo stesso tempo aprire un nuovo potenziale economico.

Il potenziale di innovazione della Germania in sostituzione, riciclaggio e estrazione sostenibile

La Germania ha un panorama di ricerca forte e ampio nel campo della scienza dei materiali, della chimica e della tecnologia di processo, sia nelle università che nelle istituzioni di ricerca non università (ad esempio Fraunhofer-Gesellschaft, Comunità Helmholtz, Comunità Leibniz) e nell'industria.

• Field di amido: come dettagliato nella Sezione III, ci sono promettenti approcci di ricerca in Germania e in Europa per lo sviluppo di magneti senza mare, catalizzatori più efficienti e processi di riciclaggio innovativi e fluorescenti da fonti di mare da fonti alternative.
• Trasferimento tecnologico per sfidare: una sfida centrale è quella di convertire gli eccellenti risultati di ricerca più rapidamente e più efficacemente in applicazioni industriali e prodotti commerciabili (ricerca di trasferimento). C'è spesso un divario tra i progetti di ricerca/pilota di base e il ridimensionamento commerciale.
• Concorrenza globale: la Germania e l'Europa sono in intensa concorrenza globale per la leadership tecnologica, in particolare con gli Stati Uniti e la Cina, che investono anche in modo massiccio in queste aree. Per poter esistere qui, promozione mirata e sostanziale delle tecnologie chiave, lo sviluppo di impianti pilota e la creazione di mercati chiave per prodotti sostenibili e innovativi.

Effetti economici del passaggio a tecnologie senza REE per le industrie chiave

Il passaggio a tecnologie che necessitano di meno o nessuna terra rara ha effetti economici complessi:

• Valutazione costi-benefici: a breve termine, la sostituzione dal mare può essere associata a costi più elevati o potenziali perdite di prestazione per alcune applicazioni. A lungo termine, tuttavia, evitando il lago costoso e volatile, riducendo i rischi della catena di approvvigionamento e lo sviluppo di nuovi mercati per prodotti innovativi può comportare vantaggi economici significativi.
• Requisiti di investimento e di adattamento: l'industria tedesca, in particolare nei settori chiave di costruzione automobilistica, energie rinnovabili ed elettronica, si trova di fronte a considerevoli investimenti e adattamento per spostare i loro processi di produzione e prodotti a bracciali o alternative senza marioni. Ciò colpisce non solo i prodotti finali, ma l'intera catene di approvvigionamento.
• Opportunità per il "primo motore": le aziende tedesche che si basano presto su tecnologie innovative, sostenibili e critiche indipendenti alle materie prime possono garantire vantaggi competitivi come "primo motore" e aprire nuovi mercati promettenti. Tuttavia, ciò richiede rischi per il rischio e un orientamento strategico a lungo termine.

Il passaggio a tecnologie senza REE o efficiente non è quindi solo una questione di sicurezza dell'offerta, ma anche un corso strategico per la futura competitività dell'industria tedesca nei mercati futuri globali.

Sintesi e raccomandazioni per l'azione per la Germania

L'analisi del problema della terra rara ha illustrato la profonda dipendenza della Germania e dell'Europa dalle catene di approvvigionamento globali, in particolare cinesi, e i rischi economici e geopolitici associati. Allo stesso tempo, vengono mostrati promettenti approcci di ricerca e opzioni strategiche al fine di ridurre questa dipendenza e aumentare la sicurezza dell'offerta a lungo termine. Tuttavia, raggiungere una maggiore indipendenza è un'impresa complessa che richiede una strategia coerente e un'azione costante di politica e industria.

Valutazione dei rischi, delle opportunità e dei conflitti degli obiettivi

La fornitura di terre rare è di eccezionale importanza strategica per la Germania, poiché queste materie prime sono indispensabili per le tecnologie chiave della transizione energetica, della digitalizzazione e per importanti rami dell'industria come la costruzione automobilistica. L'attuale struttura di approvvigionamento globale, dominata dalla Cina nella promozione e in particolare, comporta notevoli rischi a causa della volatilità dei prezzi, dei colli di bottiglia di consegna e della potenziale strumentalizzazione della fornitura di materie prime a fini geopolitici. Questi rischi sono ulteriormente esacerbati dalla crescente domanda globale.

Le possibilità di ridurre questa dipendenza sono un approccio a più tracce:

• Sostituzione ed efficienza: ricerca su materiali di sostituzione e tecnologie prive di mare, in particolare per i magneti, nonché l'aumento dell'efficienza dei materiali offrono potenziale per ridurre il fabbisogno SEA specifico a medio-lungo termine.
• Il riciclaggio e l'economia circolare: l'istituzione di un'infrastruttura di riciclaggio europea può dare un contributo significativo alla fornitura di materie prime secondarie, ma si trova ad affrontare sfide tecnologiche ed economiche.
• Diversificazione e fonti domestiche: lo sviluppo di nuove fonti internazionali di approvvigionamento tramite partnership di materie prime e il potenziale uso di eventi europei può ampliare la base di consegna, ma sono associati ai propri rischi e ai lunghi tempi di consegna.

Quando si persegue queste opportunità, si verificano inevitabilmente obiettivi contrastanti:

• Economicità vs. Sicurezza pensionistica: gli investimenti nelle tecnologie di estrazione interna, lavorazione o riciclaggio avanzate sono spesso più intensi di costi rispetto alle importazioni da fonti consolidate ed economiche, soprattutto fintanto che i prezzi del mercato mondiale sono bassi. L'ottimizzazione dei costi a breve termine è in conflitto con resilienza strategica a lungo termine.
• Protezione ambientale dallo smantellamento/elaborazione locale: l'estrazione e l'elaborazione di see è intensiva per l'ambiente. Il rispetto degli elevati standard ambientali in Europa aumenta i progetti e può portare a problemi di accettazione tra la popolazione, mentre il trasferimento in paesi con standard più bassi è eticamente discutibile.
• Velocità vs. Completa: la necessità urgente di sicurezza dell'offerta richiede soluzioni rapide, mentre la costruzione di catene di valore sostenibile e ecologica e lo sviluppo di nuove tecnologie.

Il raggiungimento dell'indipendenza nelle terre rare non è un obiettivo singolare, ma deve essere considerato nel più ampio contesto di altri imperativi strategici come la neutralità climatica, il mantenimento della competitività economica e il mantenimento della responsabilità globale della sostenibilità. Ciò richiede un'attenta considerazione delle priorità e la volontà di accettare costi a breve termine per vantaggi strategici a lungo termine.

Raccomandazioni concrete e prioritarie per l'azione per la politica e l'industria

Al fine di migliorare in modo sostenibile la sicurezza della fornitura della Germania con le terre rare e ridurre la dipendenza dai singoli fornitori, è richiesta una procedura coordinata per la politica e l'industria. Le seguenti raccomandazioni per l'azione sono prioritarie in base alle categorie di tempo:

Misure a breve termine (fino a 2 anni)

Intensificazione del monitoraggio delle materie prime e del rilevamento del rischio:

• Rafforzare le capacità dell'agenzia tedesca delle materie prime (DERA) e della BMWK per l'analisi continua dei mercati marittimi globali, i rischi della catena di approvvigionamento (compresi i prodotti di riferimento e intermedi) e gli sviluppi geopolitici.
• Costruire un sistema di allarme precoce per potenziali disturbi pensionistici.

Accelerazione delle procedure di approvazione per progetti strategici:

• Uso coerente delle procedure di approvazione accelerate previste nel CRMA dell'UE per progetti di riciclaggio, elaborazione e potenzialmente di estrazione strategicamente importanti in Germania e in Europa.
• Stabilimento e attrezzature efficaci dei punti di contatto nazionali ("negozi one-stop") secondo CRMA.

Costruire alleanze strategiche e diversificazione delle importazioni:

• Promozione attiva di cooperazioni aziendali per l'acquisto congiunto di prodotti preliminari di lago o critici già sofisticati (ad esempio magneti) da fonti diversificate che sono basate sul valore.
• Esame e possibilmente costruire uno stock strategico correlato all'applicazione per lago o componenti particolarmente critici fatti.

Promozione mirata di progetti pilota e dimostrativi:

• Fornitura di capitale a rischio e finanziamenti per il ridimensionamento di promettenti approcci di ricerca tedesca ed europea nel campo del recicling (ad es. Smontaggio automatico, tecnologie di separazione efficienti) e sostituzione (ad es. Magneti senza mare) su uno standard industriale (TRL 6-8).

Misure a medio termine (2-7 anni)

Costruzione di sistemi di riciclaggio e lavorazione commerciali:

• Creazione di incentivi e riduzione della scabbia degli investimenti per lo sviluppo dei primi sistemi commerciali per il riciclaggio di prodotti contenenti mari (in particolare magneti, batterie, scarti di elettronica) e per la lavorazione dei concentrati di lago in Germania/Europa.
• Ciò include la separazione di LSEE e HSEE e produzione in metallo.

Implementazione di "Progettazione per il riciclaggio" e passaggi del prodotto digitale:

• Sviluppo e introduzione graduale di standard di legame per una progettazione di prodotti di riciclaggio per gruppi di prodotti pertinenti (ad esempio motori elettrici, dispositivi elettronici) a livello dell'UE.
• Istituzione di pass per prodotti digitali che forniscono informazioni sulla composizione dei materiali (incluso il contenuto di mare) e lo smantellabilità.

Espansione sistematica e approfondimento delle partnership di materie prime:

• La conclusione e l'implementazione di partenariati per materie prime con paesi selezionati che hanno depositi SEA. Concentrati sulla conformità agli elevati standard ESG, promuovendo il valore aggiunto locale e la creazione di relazioni di consegna affidabili.
• Supportare le società tedesche nella partecipazione a progetti di mining e lavorazione internazionali sostenibili attraverso strumenti di finanziamento del commercio estero (ad esempio garanzie UFK).

Esame e possibilmente promozione dell'acquisizione primaria locale/europea:

• Implementazione della fattibilità dettagliata e dello studio sull'impatto ambientale per i più promettenti depositi europei del mare (ad esempio Kiruna, Fen).
• Con un risultato positivo e sotto i più severi requisiti ambientali e sociali, oltre a garantire l'accettazione sociale: promozione mirata di progetti pilota per lo sviluppo e la preparazione.

Investimenti nella formazione e nell'istruzione superiore:

• Costruzione e promozione di corsi e programmi di formazione che qualificano gli specialisti per l'intera catena del valore del mare da geoscienze per elaborare le scienze tecnologiche e materiali agli esperti di ricicla.

Misure a lungo termine (7+ anni):

Istituzione di una solida economia circolare europea per il lago:

• Creazione di un mercato funzionante per un lago secondario attraverso infrastrutture di raccolta, smistamento e preparazione ottimizzate, tassi di utilizzo delle ricicle vincolanti (ove utili) e promozione della domanda di materiali riciclati.

Continua finanziamento F & E per innovazioni dirompenti:

• Supporto a lungo termine per la ricerca di base e orientata all'applicazione sullo sviluppo della prossima generazione di materiali di sostituzione e tecnologie completamente prive di mare per le applicazioni chiave.

Creazione di mercati chiave per prodotti sostenibili:

• Uso di appalti pubblici e altri strumenti per la promozione di prodotti che contengono un lago sostenibile/riciclato o si basano su alternative senza mare e hanno un'elevata efficienza delle risorse.

Una strategia di successo per ridurre la dipendenza da mare richiede un "mix politico" intelligente. Questo deve essere di incentivi all'economia di mercato (ad es. Per investimenti nel riciclaggio e nella sostituzione, i prezzi di CO2, che promuovono indirettamente l'efficienza materiale), i requisiti di regolamentazione chiari e affidabili (ad esempio quote riciclate, requisiti di ecodea, obbligazioni di trasparenza) e sostegno a stato diretto (specialmente per F & A, piante pilota e progetti strategici con elevato rischi di commissione). Lasciare la sola responsabilità alla società, come spesso praticato in passato, in vista della specifica struttura di mercato (oligopolis, attori statali), gli elevati rischi di investimento e la dimensione geopolitica del problema del lago non sono sufficienti per causare la trasformazione necessaria.

Visione a lungo termine per cure sostenibili e resilienti in Germania con materie prime critiche

La visione a lungo termine per la Germania dovrebbe mirare non solo a ridurre significativamente la dipendenza dai singoli paesi di consegna per le terre rare, ma anche a assumere un ruolo pionieristico nello sviluppo e nell'applicazione di materie prime sostenibili e modelli economici circolari. Questo significa:

Catene di approvvigionamento diversificate e resilienti

La Germania trae materie prime critiche da una varietà di fonti, con partnership di materie prime che svolgono un ruolo centrale a livello degli occhi e in conformità con i più alti standard di sostenibilità.

Forte valore aggiunto europeo

Una percentuale significativa delle esigenze del lago e dei prodotti realizzati (in particolari magneti) sono ottenuti, elaborati e riciclati in Europa, basati su tecnologie competitive e rispettose dell'ambiente.

Leadership nell’innovazione

Le aziende e gli istituti di ricerca tedeschi sono leader nello sviluppo e nella commercializzazione di tecnologie di sostituzione, processi di riciclaggio altamente efficienti e progetti di prodotti che hanno messo in evidenza le risorse.

Economia circolare stabilita

Le terre rare e altre materie prime critiche sono sistematicamente gestite in circuiti chiusi, il che riduce al minimo la necessità di materie prime primarie e l'inquinamento ambientale viene ridotto.

Presenza strategica

La Germania ha meccanismi per le esigenze di materie prime che cambiano a rilevamento precoce e potenziali rischi di approvvigionamento e può adattare in modo flessibile le sue strategie.

L'indipendenza nelle terre rare non è uno stato finale statico, ma un processo continuo di minimizzazione del rischio, adattamento tecnologico e posizionamento strategico in un ambiente globale in evoluzione dinamica. La resilienza a lungo termine pertanto non richiede solo sforzi di un ottone, ma anche una priorità politica permanente, investimenti sostenibili e capacità di reagire a nuove sfide e opportunità come sistema di apprendimento. Il modo in cui è esigente, ma per la futura fattibilità della posizione industriale della Germania e il raggiungimento dei suoi obiettivi ecologici e sociali di importanza cruciale.

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