Terre rare: il predominio della Cina sulle materie prime. Riciclo, ricerca e nuove miniere possono liberarsi dalla dipendenza dalle materie prime?

L'importanza strategica delle terre rare per la Germania

Le terre rare (REE) sono un gruppo di elementi chimici che svolgono un ruolo chiave in numerose tecnologie moderne grazie alle loro proprietà fisiche e chimiche uniche. La loro importanza strategica per le nazioni industrializzate come la Germania è cresciuta esponenzialmente negli ultimi decenni, in particolare nel contesto della digitalizzazione, della transizione energetica e delle applicazioni rilevanti per la sicurezza. Tuttavia, la crescente concentrazione delle catene di approvvigionamento globali, in particolare il predominio della Cina, ha rivelato significativi rischi economici e geopolitici. Questo articolo analizza la complessa questione delle terre rare da una prospettiva tedesca, evidenzia la dipendenza dalla Cina, valuta gli attuali approcci di ricerca e sviluppo per nuove soluzioni e delinea le opzioni strategiche per la Germania per raggiungere una maggiore indipendenza a lungo termine nell'approvvigionamento di queste materie prime essenziali.

Definizione, proprietà e classificazione degli elementi delle terre rare (REE)

Gli elementi delle terre rare comprendono 17 metalli della tavola periodica: i 15 lantanidi (lantanio (La), cerio (Ce), praseodimio (Pr), neodimio (Nd), promezio (Pm), samario (Sm), europio (Eu), gadolinio (Gd), terbio (Tb), disprosio (Dy), olmio (Ho), erbio (Er), tulio (Tm), itterbio (Yb), lutezio (Lu)), nonché scandio (Sc) e ittrio (Y). Questi metalli vengono estratti dai minerali. Le loro proprietà fisiche e chimiche uniche, come l'elevata reattività (soprattutto con l'ossigeno), l'infiammabilità e le specifiche caratteristiche magnetiche e spettroscopiche, li rendono materie prime molto ricercate.

Di solito si fa una distinzione tra elementi delle terre rare leggere (LSEE), che includono, ad esempio, lantanio, cerio, praseodimio e neodimio, ed elementi delle terre rare pesanti (HSEE), come terbio e disprosio. Questa distinzione è rilevante perché gli LSEE sono significativamente più abbondanti degli HSEE nella maggior parte dei giacimenti.

Il termine "terre rare" è in qualche modo fuorviante, poiché questi elementi non sono necessariamente rari da un punto di vista geologico. Il neodimio, ad esempio, è più comune del piombo, e il tulio è più abbondante dell'oro o del platino. La vera sfida, e quindi la "rarità" in senso economico, risiede piuttosto nelle basse concentrazioni a cui si trovano in molti giacimenti, e soprattutto nel processo estremamente complesso e costoso della loro separazione e lavorazione. Le terre rare si trovano sempre in natura in combinazione tra loro e con altri minerali; il loro isolamento richiede una moltitudine di passaggi chimici e competenze specifiche. Questo ostacolo tecnologico ed economico, non la disponibilità geologica in sé, è il nocciolo del problema dell'approvvigionamento.

Di seguito è riportata una tabella riassuntiva degli elementi delle terre rare:

I 17 elementi delle terre rare: proprietà e principali applicazioni

I 17 elementi delle terre rare comprendono metalli leggeri e pesanti, ognuno con proprietà uniche e diverse applicazioni. Lo scandio (numero atomico 21) è un elemento leggero con elevata resistenza nelle leghe e viene utilizzato nell'illuminazione degli stadi, nelle celle a combustibile, nella tecnologia a raggi X e nelle leghe leggere per l'industria aerospaziale. L'ittrio (39) è uno degli elementi pesanti delle terre rare ed è importante per i fosfori e le proprietà superconduttive, motivo per cui viene utilizzato nei fosfori per display, LED, laser, superconduttori e ceramiche.

Il lantanio (57) è altamente reattivo e costituisce la base dei lantanidi. Viene utilizzato in catalizzatori, batterie, vetri speciali e selci. Il cerio (58) è il metallo delle terre rare più abbondante e funge da agente lucidante con assorbimento UV in catalizzatori, lucidatura del vetro, filtri UV e forni autopulenti. Il praseodimio (59) rende potenti i magneti e produce una colorazione giallo-verde nel vetro e nella ceramica, rendendolo adatto all'uso in magneti permanenti, motori aeronautici e vetri speciali.

Il neodimio (60) è essenziale per i magneti permanenti più potenti e viene utilizzato nei magneti NdFeB per motori elettrici, turbine eoliche, dischi rigidi e altoparlanti. Il promezio (61) è radioattivo ed è il metallo delle terre rare più raro in natura, utilizzato in display luminosi, batterie nucleari e strumenti di misura. Il samario (62) è adatto per magneti ad alte temperature e per l'assorbimento di neutroni in magneti permanenti, barre di controllo di reattori nucleari e catalizzatori.

L'europio (63) è importante per i fosfori rossi e blu nei LED, nelle lampade a risparmio energetico e nei display. Il gadolinio (64) presenta un elevato assorbimento di neutroni e proprietà paramagnetiche, motivo per cui viene utilizzato come agente di contrasto nella risonanza magnetica, nelle barre di controllo e nei superconduttori. Il terbio (65) è importante per i fosfori verdi e la magnetostrizione nei LED, nei magneti permanenti e nei sensori.

Il disprosio (66) aumenta l'intensità del campo coercitivo dei magneti ad alte temperature e viene utilizzato nei magneti permanenti e nei laser ad alta temperatura. L'olmio (67) possiede i momenti magnetici più forti conosciuti ed è utilizzato nei laser medicali e militari. L'erbio (68) produce una colorazione rosa ed è utilizzato nei cavi in ​​fibra ottica, nei laser medicali e per la colorazione del vetro.

Il tulio (69) è il lantanide stabile più raro e funge da sorgente di raggi X in apparecchi radiologici portatili e laser. L'itterbio (70) è utilizzato per i laser a infrarossi e come agente riducente nelle leghe di acciaio inossidabile. Il lutezio (71) è il metallo delle terre rare più costoso e viene utilizzato nella tomografia a emissione di positroni, nei catalizzatori petrolchimici e, a livello sperimentale, nella terapia del cancro.

Applicazioni chiave e crescente rilevanza per le tecnologie future

Grazie alle loro proprietà eccezionali, le terre rare sono diventate indispensabili in un'ampia gamma di applicazioni high-tech e svolgono un ruolo centrale nello sviluppo tecnologico e nella competitività delle economie moderne. La loro importanza è in costante aumento con il progresso della digitalizzazione e la transizione energetica globale.

I principali ambiti di applicazione includono:

• Magneti permanenti: i magneti al neodimio-ferro-boro (NdFeB) sono i magneti permanenti più potenti conosciuti e sono essenziali per motori elettrici compatti e ad alte prestazioni in veicoli elettrici, auto ibride, e-bike, robot e apparecchiature industriali. Sono altrettanto indispensabili nei generatori eolici (in particolare nelle turbine offshore senza ingranaggi), nei dischi rigidi, negli altoparlanti e nelle cuffie. Disprosio e terbio vengono spesso aggiunti per mantenere le prestazioni di questi magneti ad alte temperature.
• Catalizzatori: il cerio viene utilizzato nei catalizzatori per autoveicoli per ridurre le emissioni nocive dei gas di scarico. Il lantanio e altri elementi delle terre rare vengono utilizzati nei catalizzatori per la raffinazione del petrolio (cracking catalitico fluido) e in altri processi chimici.
• Batterie: il lantanio è un componente importante delle batterie al nichel-metallo idruro (NiMH), utilizzate nei veicoli ibridi e nei dispositivi elettronici portatili.
• Fosfori: l'europio (per il rosso e il blu) e il terbio (per il verde) sono essenziali per la qualità del colore e l'efficienza dei diodi a emissione luminosa (LED), delle lampade a risparmio energetico, dei display a schermo piatto (LCD, OLED) e di altre tecnologie di visualizzazione. Anche l'ittrio è utilizzato nei fosfori.
• Ottica e laser: il lantanio migliora le proprietà ottiche dei vetri speciali per obiettivi fotografici, telescopi e binocoli. L'erbio viene utilizzato nei cavi in ​​fibra ottica per l'amplificazione del segnale. Neodimio, itterbio, olmio ed erbio sono componenti importanti in vari tipi di laser utilizzati in medicina, industria e comunicazioni.
• Altre applicazioni high-tech includono agenti lucidanti (ossido di cerio per ottica di precisione e semiconduttori), ceramiche speciali (ittrio per migliorare la resistenza alle alte temperature), imaging medico (gadolinio come mezzo di contrasto nelle risonanze magnetiche), sensori, superconduttori e applicazioni nel settore della difesa e aerospaziale (ottica di precisione, sistemi di navigazione, controllo di droni e razzi).

Le terre rare (REE) sono di vitale importanza per i principali settori industriali tedeschi, come il settore automobilistico (soprattutto durante la transizione verso l'elettromobilità), l'ingegneria meccanica e impiantistica, le energie rinnovabili (principalmente l'energia eolica) e i settori dell'elettronica e della tecnologia medica. La progressiva digitalizzazione e gli ambiziosi obiettivi della transizione energetica stanno portando a un aumento significativo della domanda globale di REE nei prossimi anni e decenni. Ad esempio, la domanda di REE per i magneti permanenti potrebbe decuplicare entro il 2050. La criticità di molte terre rare deriva non solo da potenziali colli di bottiglia nell'approvvigionamento o dalla concentrazione geografica della produzione, ma anche dalla mancanza di sostituti diretti ed equivalenti per molte delle loro applicazioni ad alte prestazioni. Sebbene la ricerca sui materiali sostitutivi sia condotta intensamente, le REE sono tecnologicamente difficili da sostituire in molti settori a causa delle loro proprietà elettroniche e magnetiche uniche, oppure possono essere sostituite solo a costo di prestazioni ridotte. Questa situazione di "lock-in" tecnologico aggrava il problema della dipendenza e sottolinea l'urgenza sia di aumentare la sicurezza dell'approvvigionamento sia di sviluppare soluzioni tecnologiche alternative.

La dipendenza critica della Germania dalla Cina per le terre rare: nuove strategie per la sovranità tecnologica

Data l'importanza strategica delle terre rare e le complesse sfide legate alla sicurezza del loro approvvigionamento, è essenziale un'analisi approfondita della situazione attuale e delle opzioni future per la Germania. Questo articolo si propone di esaminare in modo esaustivo la questione delle terre rare, analizzare la specifica dipendenza della Germania dalla Cina, presentare lo stato attuale della ricerca su nuove soluzioni e, sulla base di ciò, delineare le opportunità strategiche per la Germania per garantire un approvvigionamento sostenibile e a lungo termine di queste materie prime critiche e rafforzare la propria sovranità tecnologica.

Panorama dell'offerta globale e dipendenza della Germania

L'offerta globale di terre rare è caratterizzata da una concentrazione eccezionalmente elevata sia nei giacimenti che nell'estrazione, nonché, e ancor più, nella lavorazione. Questa concentrazione, in particolare il predominio della Cina, rappresenta una sfida strategica significativa e un potenziale rischio per le nazioni industrializzate come la Germania.

Giacimenti globali, estrazione e lavorazione: il ruolo dominante della Cina

Sebbene gli elementi delle terre rare, come accennato in precedenza, non siano geologicamente estremamente rari, concentrazioni economicamente sostenibili si trovano in relativamente poche località al mondo. Le maggiori riserve note si trovano in Cina, che si stima possieda circa 44 milioni di tonnellate di ossidi di terre rare (SEO). Altre riserve significative si trovano in Vietnam (circa 22 milioni di tonnellate), Brasile e Russia (circa 21 milioni di tonnellate ciascuno), India (circa 6,9 milioni di tonnellate), Australia (circa 4 milioni di tonnellate) e Stati Uniti (circa 1,8 milioni di tonnellate). Anche la Groenlandia possiede giacimenti significativi.

La Cina ha svolto un ruolo di primo piano nella produzione mineraria globale per decenni. Nel 2021, la quota cinese della produzione mineraria globale era pari a circa il 61-64% e si stima che raggiungerà circa il 70% nel 2023. Stati Uniti, Myanmar e Australia sono altri importanti produttori, ma con quote di mercato significativamente inferiori. Storicamente, gli Stati Uniti sono stati il ​​principale produttore fino alla fine degli anni '80, prima che la Cina espandesse massicciamente la sua produzione a partire dall'inizio del millennio e iniziasse a dominare il mercato.

Il predominio della Cina è ancora più pronunciato nella raffinazione e lavorazione delle terre rare. In questo ambito, la Cina controlla circa il 90% della capacità globale. Ciò significa che anche i concentrati di terre rare estratti in altri paesi (ad esempio, Stati Uniti o Australia) devono spesso essere trasportati in Cina per la separazione e la raffinazione. Questa fase – la separazione degli elementi di terre rare chimicamente molto simili tra loro e dagli elementi concomitanti – è tecnologicamente impegnativa e richiede un elevato impiego di capitale.

Il predominio della Cina non è attribuibile esclusivamente alle sue ricche risorse geologiche, ma è il risultato di una strategia industriale a lungo termine. In passato, ciò ha spesso comportato l'accettazione di standard ambientali più bassi e l'utilizzo di sussidi statali per raggiungere e mantenere una posizione dominante sul mercato. Ciò ha spesso portato la produzione nei paesi occidentali a diventare non redditizia, con conseguente chiusura di miniere e impianti di lavorazione. Negli ultimi anni, la Cina ha consolidato la sua industria delle terre rare, utilizzando quote e tariffe all'esportazione (storicamente e potenzialmente in futuro) come meccanismi di controllo e concentrandosi sempre più sulla produzione di prodotti di maggior valore e sulla creazione di valore all'interno dei propri confini. Un passo significativo è stato il divieto imposto alla fine del 2023 sull'esportazione di tecnologie di lavorazione delle terre rare per i magneti, consolidando ulteriormente la sua dipendenza tecnologica.

Un'altra importante distinzione riguarda gli elementi delle terre rare leggere (LSEE) e pesanti (HSEE). Mentre gli elementi LSEE come il lantanio e il cerio sono relativamente abbondanti e vengono estratti al di fuori della Cina, l'approvvigionamento di alcuni elementi HSEE critici, essenziali per applicazioni ad alte prestazioni come i magneti permanenti (ad esempio, disprosio e terbio), dipende quasi interamente dalla Cina e dal vicino Myanmar. Questa dipendenza specifica per gli elementi HSEE, che si trovano spesso in pietre ad adsorbimento ionico la cui estrazione è particolarmente problematica dal punto di vista ambientale, rappresenta un punto critico nella catena di approvvigionamento globale.

Produzione e riserve globali di terre rare per paese (in base ai dati del 2021/2022)

Nota: i dati possono variare leggermente a seconda della fonte e dell'anno di raccolta dei dati. SEO = Ossidi di terre rare. I dati sulle riserve per la Cina variano notevolmente a seconda delle fonti.

La produzione mineraria globale di minerali di terre rare (SEM) è dominata dalla Cina, che ha rappresentato circa il 61-64% della produzione globale nel 2021, con 168.000 tonnellate. Gli Stati Uniti si sono classificati al secondo posto con 43.000 tonnellate (quota di mercato del 15,5-16%), seguiti dal Myanmar con 26.000 tonnellate (quota di mercato del 9,4-7,5%) e dall'Australia con 22.000 tonnellate (quota di mercato dell'8,0-5,9%). La Thailandia ha prodotto 8.000 tonnellate (quota di mercato del 2,9%). Il Vietnam ha registrato una bassa produzione di circa 360 tonnellate nel 2021, secondo DERA, sebbene l'USGS riporti cifre più elevate. Altri paesi, come Brasile, Russia e India, hanno attualmente una produzione bassa. La produzione globale totale ammontava a circa 270.000-280.000 tonnellate.

Il quadro è diverso se si considerano le riserve: la Cina ha circa 44 milioni di tonnellate di SEO (36,7-63% delle riserve globali), il Vietnam 22 milioni di tonnellate (18,3%), Brasile e Russia 21 milioni di tonnellate ciascuno (17,5% ciascuno). L'India ne ha 6,9 milioni di tonnellate (5,8%), l'Australia 4 milioni di tonnellate (3,3%) e gli Stati Uniti 1,8 milioni di tonnellate (1,5%). La Groenlandia ha 1,5 milioni di tonnellate di riserve (1,3%), ma attualmente non è in produzione. Le riserve globali totali sono stimate in 120-166 milioni di tonnellate di SEO.

Analisi della dipendenza della Germania e dell'UE dalle importazioni dalla Cina

Il predominio della Cina nella filiera globale delle terre rare (REE) determina una significativa dipendenza dalle importazioni per la Germania e l'intera Unione Europea. Dati recenti dell'Ufficio federale di statistica mostrano che nel 2024 la Germania ha importato circa 3.400 tonnellate di terre rare direttamente dalla Cina, pari al 65,5% delle sue importazioni totali di REE. Per l'UE nel suo complesso, la quota di importazioni dirette dalla Cina nel 2024 era del 46,3% (6.000 tonnellate), seguita dalla Russia con il 28,4% e dalla Malesia con il 19,9%.

La dipendenza è particolarmente critica per specifici elementi delle terre rare necessari per magneti ad alte prestazioni, come neodimio, praseodimio e samario. Nel 2024, questi erano quasi interamente importati dalla Cina. La situazione è simile per i prodotti trasformati. Ad esempio, l'84% delle terre rare importate in Germania e circa l'85-94% dei magneti NdFeB prodotti in tutto il mondo e importati in Germania provengono dalla Cina.

Questa dipendenza ha implicazioni macroeconomiche significative. Si stima che nel 2022 circa il 22% del valore aggiunto lordo del settore manifatturiero in Germania (equivalente a 161 miliardi di euro) dipendesse dalla disponibilità di terre rare. Tra i settori particolarmente colpiti figurano la produzione di altri veicoli (67% del valore aggiunto dipendente dalle terre rare), la produzione di veicoli a motore (65%) e la produzione di prodotti elettronici e ottici (55%).

È importante notare che la registrazione statistica dell'origine delle terre rare può potenzialmente sottostimare la reale dipendenza dalla Cina. Se viene registrato solo il paese di spedizione finale, i siti di lavorazione in paesi terzi possono oscurare la provenienza cinese originale delle terre rare grezze. Ad esempio, Austria ed Estonia fungono da trasformatori per le importazioni tedesche e la Malesia è un importante fornitore dell'UE. Tuttavia, poiché la Cina domina la raffinazione globale, è altamente probabile che una parte significativa delle materie prime lavorate in questi paesi provenga originariamente dalla Cina. Le statistiche ufficiali sulle importazioni potrebbero quindi non riflettere appieno l'entità dell'interconnessione con le fonti cinesi.

Dipendenza della Germania e dell'UE dalle importazioni dalla Cina per terre rare selezionate e prodotti trasformati (sulla base dei dati del 2023/2024)

Nota: le cifre si basano sui dati più recenti disponibili, principalmente per il 2023/2024. Le percentuali esatte possono variare leggermente a seconda della fonte dei dati e della metodologia di indagine.

La Germania e l'Unione Europea dipendono in modo significativo dalla Cina per le terre rare e i prodotti trasformati, come dimostrano i dati recenti del 2023 e del 2024. La Germania si rifornisce del 65,5% delle sue materie prime e degli ossidi di terre rare dalla Cina, mentre l'UE è leggermente meno dipendente, con il 46,3%. Gli altri principali fornitori della Germania sono l'Austria (23,2%) e l'Estonia (5,6%). L'UE diversifica maggiormente, approvvigionandosi anche per il 28,4% dalla Russia e per il 19,9% dalla Malesia.

La dipendenza è particolarmente critica per i prodotti specializzati. Neodimio, praseodimio e samario, essenziali per la produzione di magneti, provengono quasi interamente dalla Cina. Per i metalli delle terre rare ulteriormente lavorati, la quota di importazioni della Germania dalla Cina varia tra l'82 e l'84%. La situazione è altrettanto drammatica per i magneti permanenti al neodimio (NdFeB), con la Germania e l'UE che si riforniscono dalla Cina per l'84-94% delle loro importazioni. Il Giappone svolge un ruolo significativo come unica alternativa, rappresentando circa il 10% della produzione globale.

La dipendenza raggiunge il suo apice con le terre rare pesanti, poiché l'UE importa il 100% delle terre rare pesanti lavorate, come disprosio e terbio, dalla Cina. Anche per le terre rare leggere come cerio, neodimio e praseodimio, il 69% delle importazioni dell'UE proviene dalla Cina.

Rischi economici e geopolitici della dipendenza

L'elevata concentrazione della filiera produttiva dell'Europa sudorientale in Cina comporta significativi rischi economici e geopolitici per la Germania e l'UE. In passato, la Cina ha ripetutamente sfruttato la sua posizione dominante sul mercato per influenzare i prezzi e utilizzare le forniture come strumento politico.

Un esempio ben noto è la limitazione delle esportazioni dell'Europa sudorientale verso il Giappone nel 2010 durante una disputa territoriale. Sviluppi più recenti, come l'imposizione da parte della Cina di controlli sulle esportazioni di alcuni metalli e magneti dell'Europa sudorientale nell'aprile 2025, hanno nuovamente evidenziato la vulnerabilità delle industrie occidentali. Queste misure hanno portato a significativi aumenti dei prezzi sul mercato globale al di fuori della Cina – l'ossido di disprosio, ad esempio, è arrivato a costare fino a 300 dollari al chilogrammo – e hanno minacciato di causare interruzioni della produzione nell'industria automobilistica tedesca entro quattro-sei settimane, con il rapido esaurimento delle scorte.

Tali interruzioni dell'approvvigionamento o drastici aumenti dei prezzi mettono a repentaglio la competitività delle principali industrie tedesche, in particolare nei settori dell'elettromobilità, delle energie rinnovabili e dell'alta tecnologia, e possono ostacolare gravemente il raggiungimento di ambiziosi obiettivi di transizione energetica e dei trasporti, nonché la digitalizzazione. Questa dipendenza è multidimensionale: non riguarda solo l'estrazione delle materie prime, ma, in modo ancora più critico, la raffinazione e la produzione di prodotti intermedi come i magneti permanenti. Anche se le materie prime SEE fossero disponibili da altre fonti, le capacità di lavorazione necessarie al di fuori della Cina per convertirle nei metalli o nelle leghe ad alta purezza richiesti sono spesso carenti. Ciò significa che la sola diversificazione della produzione mineraria non risolverà la dipendenza fondamentale nella parte intermedia della catena del valore. Pertanto, lo sviluppo delle capacità di raffinazione e lavorazione nazionali europee rappresenta un collo di bottiglia altrettanto critico quanto l'estrazione delle materie prime stessa.

Implicazioni ecologiche e sociali dell'estrazione e della lavorazione globali dei SEE

L'estrazione e la lavorazione delle terre rare sono associate a significativi problemi ambientali e sociali, spesso concentrati nei paesi minerari e di produzione. L'attività mineraria porta spesso a massicci distruzioni ambientali, tra cui l'erosione del suolo, la contaminazione delle risorse idriche attraverso l'uso di sostanze chimiche (ad esempio acidi, alcali) e metalli pesanti, l'inquinamento atmosferico da polveri e gas tossici, nonché la distruzione di forme di vita naturali e la perdita di biodiversità. Anche il consumo di acqua ed energia è molto elevato in questi processi.

Un problema particolare è la frequente presenza di elementi in tracce radioattivi come torio e uranio nelle terre rare (REE). La lavorazione delle REE genera notevoli quantità di residui: si stima che la produzione di una tonnellata di REE produca circa 2.000 tonnellate di rocce di scarto e residui di lavorazione, tra cui fino a 1,4 tonnellate di scorie radioattive. Lo stoccaggio improprio di questi residui, come nel caso dell'enorme bacino di decantazione della miniera di Bayan Obo in Cina, porta alla contaminazione a lungo termine del suolo e delle falde acquifere.

Anche l'impatto sociale nelle regioni minerarie è grave. Tra questi, significativi rischi per la salute dei lavoratori e della popolazione locale, ad esempio dovuti all'esposizione a polveri sottili (pneumoconiosi a Baotou) o al contatto con sostanze tossiche. Sfollamenti di comunità, conflitti per la terra e violazioni dei diritti umani sono comuni. La corruzione e le misure di sicurezza inadeguate sono particolarmente diffuse nei paesi con bassi standard ambientali e sociali.

In passato, la Cina ha accettato standard ambientali più bassi e spesso ha tollerato i problemi associati per raggiungere la posizione dominante sul mercato. Più di recente, vi sono indicazioni che la Cina stia tentando di esternalizzare le fasi di produzione più dannose per l'ambiente in paesi vicini come il Myanmar. Sebbene questo trasferimento dei costi ambientali e sociali abbia ridotto i costi di produzione per le industrie occidentali nel breve termine, ha portato a dilemmi etici e a un'esternalizzazione dei costi reali della produzione nei paesi del Sud-Est Asiatico nel lungo termine. Una strategia di approvvigionamento sostenibile per la Germania e l'Europa deve considerare e internalizzare questi aspetti, piuttosto che limitarsi a spostare geograficamente i problemi. Lo sviluppo e l'implementazione delle capacità di estrazione e lavorazione nazionali europee devono pertanto essere realizzati nel rispetto dei più elevati standard ambientali e sociali, il che a sua volta influisce sulla fattibilità economica di tali progetti.

Xpert.Digital vanta una conoscenza approfondita di diversi settori. Questo ci consente di sviluppare strategie su misura, perfettamente in linea con le esigenze e le sfide del vostro specifico segmento di mercato. Analizzando costantemente le tendenze del mercato e monitorando gli sviluppi del settore, possiamo agire in modo proattivo e offrire soluzioni innovative. La combinazione di esperienza e competenza genera valore aggiunto e offre ai nostri clienti un decisivo vantaggio competitivo.

Maggiori informazioni qui:

• Approfitta delle 5 aree di competenza di Xpert.Digital in un unico pacchetto, a partire da soli 500 €/mese

Approcci di ricerca e sviluppo per ridurre la dipendenza

Data la dipendenza critica dagli elementi delle terre rare e i rischi associati, sono essenziali intensi sforzi di ricerca e sviluppo (R&S) per trovare soluzioni alternative e rafforzare la sicurezza dell'approvvigionamento a lungo termine per la Germania e l'Europa. Le attività di R&S si concentrano principalmente su tre aree: sostituzione e miglioramento dell'efficienza, riciclaggio ed economia circolare, e sviluppo ed estrazione sostenibile di nuove fonti di materie prime primarie e secondarie.

Sostituzione ed efficienza

La sostituzione delle terre rare (REE) con altri materiali o l'impiego di tecnologie che non ne richiedono l'impiego è un approccio di ricerca fondamentale. Parallelamente, gli sforzi sono volti a utilizzare le REE in modo più efficiente al fine di ridurre il fabbisogno specifico per unità di applicazione.

Materiali di ricambio per magneti

I magneti permanenti, in particolare i magneti al neodimio (NdFeB), rappresentano una delle principali applicazioni per la SEE e rappresentano un collo di bottiglia critico. La ricerca si concentra su diverse classi di materiali alternativi:

• Magneti in nitruro di ferro (FeN): sono considerati una promettente alternativa senza SEE. L'azienda statunitense Niron Magnetics sta promuovendo la commercializzazione di magneti in FeN e sta costruendo un impianto di produzione in Minnesota, USA, con il supporto di finanziamenti governativi. Anche ARPA-E negli Stati Uniti sta finanziando progetti di ricerca sui magneti in FeN.
• Magneti a base di manganese: leghe come manganese-bismuto (MnBi) e manganese-alluminio (MnAl) sono oggetto di intensa ricerca. L'Ames Laboratory negli Stati Uniti ha sviluppato magneti MnBi che presentano proprietà particolarmente buone alle alte temperature e sono già in fase di sperimentazione nei motori in collaborazione con partner industriali. Anche in Europa si svolgono attività di ricerca su MnBi, ad esempio presso istituti austriaci e tedeschi, concentrandosi su processi di sintesi ottimizzati come la torsione ad alta pressione (HPT) e la ricottura termomagnetica.
• Leghe ad alta entropia (HEA): anche questa classe di materiali è oggetto di studio per il suo potenziale nelle applicazioni magnetiche, ma spesso si trova ancora in una fase iniziale di ricerca.
• "Magneti a gap": l'obiettivo è sviluppare magneti che colmino il divario di prestazioni e costi tra i magneti in ferrite economici e i magneti SEE ad alte prestazioni. Il MnBi è considerato un potenziale candidato in questo contesto.

Lo sviluppo di magneti SEE-free è una corsa globale. Mentre gli Stati Uniti stanno già compiendo passi concreti verso la produzione pilota e la commercializzazione, in particolare con i magneti FeN e MnBi, l'Europa deve intensificare i propri sforzi per non rimanere indietro a livello tecnologico e per scongiurare una nuova dipendenza, questa volta dagli Stati Uniti, dalle tecnologie magnetiche SEE-free.

Materiali alternativi per catalizzatori

Il cerio, un elemento leggero delle terre rare (REE), svolge un ruolo importante nei convertitori catalitici a tre vie (TWC) per la depurazione dei gas di scarico degli autoveicoli. La ricerca in questo ambito si concentra meno sulla completa sostituzione del cerio, in quanto è uno degli elementi più comuni ed economici, e più sulla riduzione dell'uso dei metalli del gruppo del platino (PGM) più costosi e critici, come platino, palladio e rodio.

• Tra gli approcci rientra lo sviluppo di catalizzatori a base di rame in grado di ridurre significativamente il contenuto di PGM.
• La ricerca volta ad ottimizzare le nanoparticelle di ossido di cerio mira ad aumentare la loro efficienza nei catalizzatori e quindi a ridurre potenzialmente l'utilizzo di materiali.
• La TU Darmstadt sta studiando la dipendenza dall'ossigeno dei fosfori a base di cerio, che potrebbe essere rilevante anche per comprendere la chimica del cerio nei catalizzatori.

Nel campo dei catalizzatori per autoveicoli, il principale motore della ricerca sulla sostituzione è meno la disponibilità del cerio che il costo e la criticità delle pompe protoniche (PGM). La sostituzione del cerio in sé tende a essere meno importante rispetto, ad esempio, alla sostituzione degli elettroni a emissione di idrogeno pesanti nei magneti.

Materiali sostitutivi per i fosfori

Europio, terbio e ittrio sono essenziali per la qualità del colore e l'efficienza di LED e display. La ricerca è alla ricerca di alternative prive di SEE

• Punti quantici (QD): i nanocristalli semiconduttori (ad esempio, basati su cadmio, indio, perovskite o solfuro di rame e indio) possono emettere luce con elevata efficienza in colori specifici e sono oggetto di studio come promettente alternativa ai fosfori SEE nei display e nell'illuminazione. Tuttavia, le sfide includono la tossicità di alcuni materiali QD (in particolare quelli contenenti cadmio), la loro stabilità a lungo termine in condizioni operative e il costo della produzione di massa.
• Diodi organici a emissione di luce (OLED): si tratta di una tecnologia SEE-free già consolidata per i display, ma sono in corso continue ricerche sui materiali per migliorarne l'efficienza, la durata e i costi.
• Nuovi materiali al fosforo: sono in corso ricerche su nuovi materiali inorganici al fosforo che o eliminano completamente gli elementi energetici critici (CEE) o ne riducono la percentuale. Spesso, tuttavia, ciò comporta l'ottimizzazione dei sistemi esistenti (ad esempio, drogandoli con elementi meno critici o migliorandone l'efficienza quantistica) piuttosto che una sostituzione completa.

Nonostante i progressi compiuti con materiali fosforici alternativi come i QD, la completa eliminazione dei fosfori a base di SEE, soprattutto nelle applicazioni che richiedono la massima qualità del colore e l'efficienza, rimane una sfida significativa. La tendenza è spesso quella di aumentare l'efficienza e ridurre il contenuto di SEE piuttosto che sostituirli completamente con materiali completamente nuovi.

Riduzione dei requisiti SEE attraverso l'efficienza dei materiali e modifiche alla progettazione

Oltre alla sostituzione, un'importante leva è la riduzione del fabbisogno specifico di SEE per applicazione.

• Nell'ambito del progetto faro "Criticality of Rare Earths", gli istituti Fraunhofer hanno sviluppato tecnologie per ridurre significativamente la necessità di neodimio e disprosio nei magneti permanenti attraverso processi di produzione ottimizzati (ad esempio, produzione di forme quasi nette per evitare perdite di materiale), materiali magnetici alternativi e una progettazione di motori elettrici orientata al riciclaggio, potenzialmente fino a un quinto del valore attuale.
• Le ottimizzazioni costruttive degli azionamenti elettrici, come il raffreddamento migliorato, possono abbassare la temperatura di esercizio e quindi ridurre la necessità di elementi stabilizzatori ad alta temperatura come il disprosio.
• In generale, lo sviluppo di prodotti che richiedono fin dall'inizio meno materie prime critiche è un aspetto importante dell'efficienza delle risorse.

L'efficienza dei materiali e le innovazioni progettuali rappresentano spesso soluzioni più pragmatiche ed economicamente sostenibili nel breve-medio termine rispetto alla sostituzione completa con materiali completamente nuovi, il cui sviluppo è lungo, costoso e rischioso. Tuttavia, questi miglioramenti incrementali possono, nel complesso, contribuire in modo significativo alla riduzione della criticità.

Riciclo ed economia circolare

Un altro pilastro fondamentale per ridurre la dipendenza dalle importazioni e preservare le risorse primarie è il riciclaggio delle terre rare provenienti da vecchi prodotti e scarti di produzione.

Le attuali tecnologie di riciclaggio e la loro fattibilità economica

Per il riciclaggio dei SEE, in particolare dei magneti permanenti (ad esempio NdFeB) e delle batterie, esistono diversi approcci tecnologici:

• Processi idrometallurgici: in questo processo, i metalli vengono estratti selettivamente da una soluzione, spesso dopo una preventiva digestione dei materiali con acidi. Si tratta di un metodo consolidato nella lavorazione dei minerali e, in linea di principio, applicabile a molte composizioni magnetiche.
• Processi pirometallurgici: in questi processi, i materiali vengono fusi ad alte temperature, consentendo l'accumulo di SEE nelle scorie. Questi processi non producono acque reflue e potenzialmente prevedono meno fasi di processo rispetto ai processi idrometallurgici.
• Estrazione in fase gassosa e processi elettrochimici: si tratta di ulteriori approcci alla separazione e al recupero di SEE.
• Infragilimento da idrogeno (trattamento con idrogeno di rottami magnetici, HPMS): in questo processo, i magneti al neodimio (NdFeB) vengono esposti all'idrogeno, che ne provoca l'infragilimento e la disintegrazione in polvere. Questa polvere può quindi essere utilizzata direttamente per produrre nuovi magneti (riciclo dei materiali) o per ulteriori lavorazioni chimiche.

Tuttavia, la redditività economica del riciclo di SEE rimane spesso un ostacolo importante. Dipende fortemente dai prezzi correnti dei SEE primari, dalla concentrazione di elementi preziosi (in particolare SEE pesanti come il disprosio) nel flusso dei rifiuti e dai costi di raccolta, smantellamento e trattamento. Per molti prodotti a fine vita, come gli smartphone, la quantità di SEE utilizzata è così ridotta che il riciclo spesso non è redditizio. Di conseguenza, i tassi di riciclo di SEE in Europa si attestano attualmente su percentuali a una sola cifra, se non addirittura inferiori.

I problemi principali sono:

• Tassi di raccolta bassi e inefficienti: molti prodotti contenenti SEE non entrano nei flussi di riciclaggio ufficiali.
• Smontaggio complesso: i componenti SEE sono spesso integrati in modo permanente nei prodotti e difficili da raggiungere. Lo smontaggio manuale è dispendioso in termini di tempo e denaro.
• Flussi di materiali eterogenei: la composizione dei rifiuti elettronici e di altre frazioni di rifiuti varia notevolmente, il che rende difficile lo sviluppo di processi di riciclaggio standardizzati.
• Requisiti di elevata purezza: per il riutilizzo in applicazioni ad alte prestazioni, l'SEE riciclato deve spesso avere livelli di purezza molto elevati, il che aumenta i costi di lavorazione.

La sostenibilità economica del riciclo SEE si scontra con il problema dell'uovo e della gallina: bassi volumi raccolti e processi tecnologicamente complessi e non ancora pienamente maturi rendono il riciclo costoso, il che a sua volta inibisce gli investimenti in impianti più grandi e ulteriori ricerche. Senza economie di scala, innovazioni tecnologiche nell'automazione dello smantellamento e della separazione e quadri normativi di supporto (ad esempio, quote di riciclo vincolanti, requisiti per la progettazione di prodotti riciclabili - "Design for Recycling"), la creazione di un settore del riciclo SEE completo ed economicamente sostenibile rimane una sfida importante.

Progressi e sfide nella costruzione di un'infrastruttura europea per il riciclaggio

Nonostante le sfide, si registrano progressi visibili nella costruzione di un'infrastruttura europea di riciclo per le energie rinnovabili stratificate (SEE). Nell'ambito del Critical Raw Materials Act (CRMA), l'UE si è posta l'ambizioso obiettivo di soddisfare almeno il 25% della domanda annuale di materie prime strategiche attraverso il riciclo entro il 2030.

In Europa sono stati realizzati o sono in fase di progettazione diversi impianti pilota e iniziative commerciali iniziali:

• Heraeus Remmoy (Bitterfeld, Germania): nel maggio 2024 ha messo in funzione il più grande impianto di riciclaggio di magneti in terre rare d'Europa. L'impianto ha una capacità di trattamento iniziale di 600 tonnellate di magneti di scarto all'anno, che può essere aumentata fino a 1.200 tonnellate nel medio termine. Si prevede che la tecnologia utilizzata ridurrà le emissioni di CO2 dell'80% rispetto all'estrazione primaria.
• Carester/Caremag (Lacq, Francia): Progetto per la costruzione di un impianto su larga scala per la raffinazione e il riciclaggio di terre rare (REE), la cui entrata in funzione è prevista per la fine del 2026. L'impianto dovrebbe processare 2.000 tonnellate di magneti di scarto e 5.000 tonnellate di concentrati di REE primari all'anno, con particolare attenzione al recupero di REE leggere e pesanti come neodimio, praseodimio, disprosio e terbio. Il progetto è stato classificato come progetto strategico dalla Commissione Europea.
• Mkango Resources / HyProMag: sviluppa impianti di riciclaggio nel Regno Unito (tramite HyProMag Ltd) e sta progettando un impianto a Pulawy, in Polonia (tramite Mkango Polska), anch'esso riconosciuto come progetto strategico dall'UE. Questi progetti utilizzano spesso il processo HPMS.
• LIFE INSPIREE (Italia): un progetto finanziato dall'UE che mira a recuperare fino a 700 tonnellate di SEE (neodimio, palladio, disprosio) all'anno da magneti di scarto elettronico su scala industriale. L'obiettivo a lungo termine (entro il 2040) è una capacità di oltre 20.000 tonnellate all'anno.

Queste iniziative dimostrano che si stanno compiendo sforzi sia a livello di ricerca che industriale per realizzare un'economia circolare per i rifiuti di terre rare e solari (REE) in Europa. Tuttavia, la creazione di un'infrastruttura europea completa, diversificata ed economicamente sostenibile per il riciclo delle REE è un processo lungo. Richiede investimenti sostanziali e continui nello sviluppo tecnologico, nei sistemi di raccolta e logistica e nel superamento delle sfide di scalabilità, dagli impianti pilota (spesso TRL 6-7) alle applicazioni industriali su larga scala. In questo contesto, gli obiettivi di riciclo stabiliti dall'UE devono essere considerati molto ambiziosi.

Progetti di ricerca tedeschi ed europei e relativi risultati/potenzialità (a partire dal 2024/2025)

Il panorama della ricerca in Germania e in Europa è molto attivo nel campo del riciclo e della sostituzione dei SEE, supportato da istituti di ricerca e da programmi di finanziamento nazionali ed europei.

• Società Fraunhofer: diversi istituti forniscono contributi importanti.
  • Il Fraunhofer Institute for Recycling and Resource Strategy (IWKS) è leader nello sviluppo di tecnologie di riciclo per magneti al neodimio (NdFeB). Progetti come FUNMAG (riciclo di magneti per la mobilità elettrica) e RecyPer (produzione di tipologie di magneti definite da flussi di rifiuti misti) utilizzano e ottimizzano processi come l'infragilimento da idrogeno (HPMS). Anche il riciclo dei magneti provenienti da turbine eoliche è un obiettivo di ricerca fondamentale.
  • L'Istituto Fraunhofer per l'ingegneria interfacciale e la biotecnologia (IGB) sta studiando processi biotecnologici per il recupero di SEE.
  • Il progetto faro Fraunhofer "Criticality of Rare Earths" completato ha gettato basi importanti per la sostituzione, il miglioramento dell'efficienza e il riciclaggio.
• Associazione Helmholtz:
  • Anche l'Istituto Helmholtz di Freiberg per la Tecnologia delle Risorse (HIF) presso l'HZDR è molto attivo. Il progetto BioKollekt sta sviluppando metodi biotecnologici (ad esempio, utilizzando peptidi) per l'estrazione selettiva di metalli, inclusi gli SEE, da flussi di materiali complessi come i rifiuti elettronici. Il progetto Renare (parte del progetto di punta H2Giga) sta studiando il riciclo di materie prime critiche, inclusi gli SEE, dagli elettrolizzatori utilizzando innovativi processi di flottazione e di estrazione di particelle liquido-liquido.
• Progetti finanziati dall'UE:
  • SUSMAGPRO (completato a novembre 2023) è stato un progetto pionieristico per la creazione di una filiera europea del riciclo dei magneti SEE. Ha dimostrato con successo la produzione e l'utilizzo di magneti riciclati in altoparlanti e motori elettrici.
  • REEsilience (in vigore fino al 2026) si basa sui risultati di SUSMAGPRO e mira a creare una filiera europea resiliente per i magneti SEE, anche attraverso lo sviluppo di strumenti software per ottimizzare l'uso di materiali secondari e tecnologie migliorate per la produzione di leghe e la lavorazione delle polveri.
  • GREENE e HARMONY sono progetti UE più recenti, avviati nel 2024. GREENE si concentra sulla riduzione del contenuto di SEE nei magneti attraverso una riprogettazione innovativa della microstruttura. HARMONY mira a creare un circuito pilota di riciclo per magneti permanenti provenienti da varie applicazioni (turbine eoliche, motori elettrici, rifiuti elettronici).
  • Altri progetti rilevanti includono REMANENCE (completato, recupero di magneti NdFeB), SecREEts (estrazione di SEE da rocce fosfatiche nella produzione di fertilizzanti) e il progetto EURARE completato, che ha gettato le basi per un'industria SEE europea e valutato i giacimenti europei.
• Altri stakeholder: l'Öko-Institut produce regolarmente studi e sviluppa piani strategici per la gestione sostenibile delle risorse del SEE, in cui il riciclaggio svolge un ruolo centrale.

Il panorama della ricerca in Germania e in Europa è dinamico e abbraccia l'intera catena del valore, dalla sostituzione e dal riciclo ai metodi di estrazione alternativi. È evidente un chiaro sviluppo, passando dalla ricerca di base a progetti pilota orientati all'applicazione e ai primi approcci commerciali. Il networking tra istituti di ricerca d'eccellenza e l'industria, nonché finanziamenti mirati attraverso programmi nazionali ed europei, sono fattori cruciali in questo processo. Tuttavia, la sfida più grande rimane il trasferimento efficace dei risultati della ricerca in ampie applicazioni industriali e la loro estensione a processi economicamente sostenibili (superando la "valle della morte" dell'innovazione). Dimostrare la fattibilità tecnica a un livello pertinente (elevato livello di maturità tecnologica, TRL) è importante tanto quanto sviluppare modelli di business sostenibili.

Sviluppo ed estrazione sostenibile di nuove risorse

Oltre alla sostituzione e al riciclaggio, lo sviluppo di nuove fonti di materie prime primarie e secondarie è un elemento importante per diversificare l'offerta nei paesi del Sud-Est asiatico.

Potenziale dei depositi SEE europei

L'Europa possiede giacimenti SEE geologicamente significativi, ma finora in gran parte inutilizzati.

• Svezia: il giacimento di Per Geijer vicino a Kiruna, esplorato dalla società mineraria statale LKAB, è considerato il più grande giacimento conosciuto in Europa, contenente oltre 1 milione di tonnellate di ossidi di terre rare. LKAB prevede di iniziare l'attività estrattiva nel 2027, sebbene non si preveda il raggiungimento della piena capacità produttiva prima di altri 10-15 anni. Il minerale di Per Geijer contiene circa lo 0,2% di ossidi di terre rare (REE) oltre a ferro e fosfato. Un altro importante giacimento svedese è Norra Kärr, particolarmente ricco di REE pesanti.
• Norvegia: il complesso di carbonatite di fen nella Norvegia meridionale è considerato il giacimento potenzialmente più grande di terre rare (REE) in Europa. Le stime indicano un giacimento totale di REE di 8,8 milioni di tonnellate, di cui circa 1,5 milioni di tonnellate sono magneticamente rilevanti. La società Rare Earths Norway (REN) sta esplorando l'area e ne considera realistica l'estrazione a partire dal 2030, il che potrebbe potenzialmente coprire il 10% della domanda europea.
• Finlandia: anche la miniera di fosfato di Sokli in Lapponia ha il potenziale per l'estrazione di SEE come sottoprodotto.
• Groenlandia: giacimenti come Kvanefjeld, Kringlerne e Sarfartoq possiedono notevoli risorse nell'area sud-orientale. Tuttavia, lo sviluppo presenta notevoli sfide, tra cui elevati costi infrastrutturali, condizioni climatiche estreme, carenza di manodopera qualificata e complesse procedure di autorizzazione.
• Altre occorrenze: esistono anche occorrenze più piccole o meno studiate in Germania (ad esempio Storkwitz in Sassonia, considerata antieconomica, e argille bavaresi con basse concentrazioni), Grecia e Spagna.

Tuttavia, lo sviluppo di questi giacimenti europei si scontra con ostacoli significativi. Tra questi, i costi di investimento e operativi spesso elevati rispetto a produttori consolidati come la Cina, le lunghe e complesse procedure di autorizzazione (spesso di 10-15 anni), le rigide normative ambientali (in particolare per quanto riguarda i materiali radioattivi in ​​tracce come torio e uranio) e la necessità di ottenere l'approvazione pubblica per i progetti minerari. Sebbene questi giacimenti possano contribuire alla diversificazione a lungo termine, non offrono una soluzione a breve termine alle attuali dipendenze. È quindi essenziale una strategia ponte che si basi sul riciclaggio, la sostituzione e la diversificazione delle fonti di importazione esistenti.

Valutazione di giacimenti SEE europei selezionati: potenziale, fattibilità economica, aspetti ambientali, tempistica

La valutazione di alcuni giacimenti europei di terre rare rivela diverse fasi di sviluppo e potenziale. Il giacimento svedese Per Geijer/Kiruna è gestito dalla società statale LKAB ed è attualmente in fase di esplorazione, con una richiesta di autorizzazione in sospeso. Con risorse stimate superiori a un milione di tonnellate di terre rare (SE) e una percentuale maggiore di terre rare leggere, l'attività estrattiva potrebbe iniziare già nel 2027, sebbene la piena produzione non verrebbe raggiunta prima di altri 10-15 anni. Sebbene il giacimento sia potenzialmente economicamente sostenibile come sottoprodotto dell'estrazione di ferro e fosfati, richiede investimenti sostanziali. Le sfide includono le tracce radioattive, l'uso del suolo e l'accettazione da parte della popolazione Sami.

Il complesso norvegese di carbonatite di palude è in fase di sviluppo da parte di Rare Earths Norway ed è in fase avanzata di esplorazione. Con risorse stimate di 8,8 milioni di tonnellate, di cui 1,5 milioni di tonnellate di minerale marino magnetico, l'estrazione potrebbe essere possibile a partire dal 2030, coprendo potenzialmente il 10% della domanda dell'UE. La valutazione economica è ancora in corso e sono necessari investimenti significativi. Le preoccupazioni ambientali includono la radioattività del torio e l'impatto ambientale dell'estrazione e della lavorazione.

Il progetto Norra Kärr di Tasman Metals in Svezia è ricco di terre rare pesanti ed è attualmente in fase di autorizzazione. Trattandosi di un progetto a lungo termine con tempistiche incerte, la sua fattibilità economica dipende dai prezzi HSEE e dalle tecnologie di lavorazione. Le normative ambientali e i conflitti sull'uso del suolo presentano ulteriori sfide.

Il giacimento finlandese di Sokli, di proprietà del Finnish Minerals Group, offre un potenziale di fosfato rinnovabile a basse emissioni (LEE) con significativi giacimenti di fosfato rinnovabile a basse emissioni (LSEE). Come opzione a lungo termine per i sottoprodotti, la sua redditività economica dipende dal mercato del fosfato e dalla tecnologia di estrazione LEE. L'integrazione nelle attività minerarie esistenti e la gestione dei rifiuti sono fattori chiave.

Il giacimento di Kvanefjeld in Groenlandia, precedentemente di proprietà di GGG e ora di Energy Transition Minerals, contiene riserve molto ingenti di terre rare, sia leggere che pesanti. Tuttavia, il progetto è politicamente bloccato da una moratoria a causa della natura problematica dell'uranio. Gli elevati costi di sviluppo, la mancanza di infrastrutture, la radioattività dell'uranio, nonché questioni ambientali, sociali e legali relative alle popolazioni indigene, rendono incerto lo sviluppo a lungo termine.

Ricerca su metodi di estrazione alternativi

Parallelamente all'esplorazione dei giacimenti convenzionali, si stanno conducendo ricerche intensive su metodi alternativi per estrarre SEE da fonti secondarie e utilizzare metodi innovativi.

• Rifiuti industriali come fonte di materie prime (estrazione mineraria urbana/industriale):
  • Ceneri volanti di carbone: negli Stati Uniti, sono state identificate concentrazioni significative di SEE pesanti nelle ceneri di carbone del bacino del Powder River. Nel Regno Unito, è in corso un progetto finanziato da Innovate UK (Mormair and Materials Processing Institute, ottobre 2024 - agosto 2025) per recuperare neodimio, praseodimio e scandio dalle ceneri volanti di carbone utilizzando una combinazione pilota di reattori a ciclo chimico e carboclorurazione. È inoltre in fase di studio l'estrazione dalle ceneri volanti di carbone mediante liquidi ionici.
  • Fango rosso (residuo di bauxite): come sottoprodotto della produzione di alluminio, il fango rosso viene generato in grandi quantità e contiene anche SEE (in particolare cerio, lantanio, neodimio e scandio). Il progetto UE REDMUD, completato, si è concentrato sul completo utilizzo dei residui di bauxite, incluso il recupero dei SEE. Tuttavia, le concentrazioni sono spesso basse e l'estrazione è complessa.
  • Gesso fosforico (produzione di fertilizzanti): il progetto UE SecREEts ha dimostrato con successo processi pilota per l'estrazione di SEE (Nd, Pr, Dy) dai flussi di processo della produzione di fertilizzanti fosfatici. Questo approccio è considerato particolarmente sostenibile perché si basa su materiale già estratto e non genera nuovi rifiuti minerari.
• Processi biotecnologici:
  • Biolisciviazione e biomineralizzazione: l'uso di microrganismi specifici (batteri, funghi) o dei loro prodotti metabolici (ad esempio acidi organici, enzimi, peptidi) per la dissoluzione selettiva (biolisciviazione) o il legame (biosorbimento, biomineralizzazione) di metalli da minerali o flussi di rifiuti è un promettente campo di ricerca. L'Istituto Helmholtz di Freiberg (HIF) presso l'HZDR (progetto BioKollekt), ad esempio, sta lavorando sull'uso di peptidi per il legame selettivo di elementi delle terre rare (REE) da rifiuti elettronici. Presso la LMU di Monaco di Baviera, si sta studiando l'uso di batteri dipendenti dai lantanidi per l'estrazione di REE da rifiuti industriali e acque minerarie, con il ceppo batterico SolV che mostra risultati promettenti. È in fase di studio anche la biolisciviazione di rifiuti magnetici.
  • Fitomining: consiste nell'utilizzare piante che accumulano metalli dal suolo. I metalli possono poi essere estratti raccogliendo e incenerendo la biomassa vegetale. Tuttavia, questo processo è ancora in una fase iniziale di ricerca e la sua fattibilità economica per la produzione di energia rinnovabile dal suolo (SEE) non è stata ancora dimostrata.
• Livello di maturità tecnologica (TRL): molti di questi metodi di estrazione alternativi sono ancora in fase di ricerca iniziale o in fase pilota (TRL 3-6). La scalabilità su scala industriale e la competitività economica spesso non sono ancora state raggiunte e richiedono ulteriori attività di ricerca e sviluppo intensive.

Lo sviluppo di fonti alternative di energia rinnovabile a partire da flussi di rifiuti e l'utilizzo di processi biotecnologici sono molto promettenti in termini di sostenibilità e di potenziale impatto ambientale inferiore rispetto all'estrazione primaria. Questi approcci potrebbero dare un contributo significativo all'economia circolare e ridurre la dipendenza dalle materie prime di nuova estrazione. Tuttavia, il percorso verso la maturità industriale e la redditività economica di queste tecnologie è ancora lungo e richiede investimenti sostanziali e a lungo termine in ricerca, sviluppo e scalabilità. Rappresentano quindi un'opzione più a medio-lungo termine.

Sviluppo di processi di separazione e raffinazione più rispettosi dell'ambiente

La separazione convenzionale dei SES, che utilizza principalmente l'estrazione con solvente, è un processo ad alta intensità energetica che richiede grandi quantità di sostanze chimiche (acidi, solventi organici) e genera rifiuti dannosi per l'ambiente. Pertanto, la ricerca di metodi di separazione più ecologici ed efficienti è di grande importanza, non solo per le materie prime primarie, ma anche per il riciclaggio.

• Liquidi ionici (IL) e solventi eutettici profondi (DES): sono oggetto di intensa ricerca come alternative "green" ai solventi. Sono caratterizzati da bassa tensione di vapore, non infiammabilità e spesso elevata selettività per alcuni metalli. La ricerca in questo settore è condotta, tra l'altro, presso l'Università di Rostock. Un numero speciale della rivista Minerals è stato dedicato a questo argomento nel 2023/2024, con una forte partecipazione europea.
• Sfide e TRL: nonostante i promettenti risultati di laboratorio, il costo di IL/DES, la loro stabilità a lungo termine in condizioni di processo, l'efficiente recupero dei solventi e la scalabilità del processo rimangono sfide importanti. Molti di questi approcci sono ancora in laboratorio o, nella migliore delle ipotesi, su scala pilota (TRL spesso < 6). Sebbene siano state condotte ricerche intensive per anni, ad oggi non si sono registrati importanti progressi commerciali nel settore SEE.

Lo sviluppo di nuovi processi di separazione più rispettosi dell'ambiente e più efficienti in termini di costi è fondamentale per migliorare significativamente l'impatto ambientale dell'intera filiera del SEE (sia da fonti primarie che secondarie). Si tratta di un'area fondamentale per l'innovazione tecnologica che consentirebbe un approvvigionamento europeo del SEE realmente sostenibile. Senza progressi nella tecnologia di separazione, costruire una filiera europea indipendente rimarrà difficile, anche se fossero disponibili materie prime primarie o secondarie.

Progressi e stato TRL di tecnologie di riciclaggio e sostituzione selezionate per SEE in Europa/Germania (al 2024/2025)

TRL (livello di maturità tecnologica): 1-3 Ricerca di base, 4-6 Validazione/dimostrazione in laboratorio/ambiente pertinente, 7-9 Dimostrazione del prototipo/sistema in un ambiente operativo, applicazione commerciale.

Il panorama della ricerca europea e tedesca sta registrando progressi significativi nelle tecnologie di riciclo e sostituzione delle terre rare, con diversi approcci che raggiungono diversi livelli di maturità. Nel campo della sostituzione dei magneti, i magneti in nitruro di ferro si stanno sviluppando con un livello di maturità tecnologica pari a 6-8, in particolare negli Stati Uniti attraverso Niron Magnetics, mentre la ricerca europea è meno rilevante. Questa tecnologia è destinata ad applicazioni in motori e generatori elettrici, ma presenta difficoltà in termini di scalabilità, costi e confronto delle prestazioni con i magneti NdFeB convenzionali.

I magneti al manganese-bismuto, con un TRL di 4-7, sono in una fase iniziale di sviluppo. Oltre all'Ames Lab negli Stati Uniti, anche istituti tedeschi e austriaci come la TU Bergakademie Freiberg e la Montanuniversität Leoben stanno conducendo ricerche. I principali campi di applicazione sono i motori industriali e i cosiddetti "magneti a gap", mentre la sintesi di fasi pure, la stabilità termica e la scalabilità rappresentano le sfide principali.

Nella sostituzione del fosforo, i punti quantici hanno già raggiunto un elevato livello di maturità, pari a 7-9, nelle applicazioni di visualizzazione, con la partecipazione di diverse aziende e istituti di ricerca come Fraunhofer. Nonostante le promettenti applicazioni in display, LED e celle solari, permangono sfide in termini di tossicità, stabilità ed efficienza rispetto ai fosfori SEE. I LED organici, con un TRL di 9, hanno già raggiunto la maturità di mercato e rappresentano un settore consolidato nei display e nell'illuminazione, ma continuano a riscontrare problemi di durata per i LED blu, oltre a problemi di costi ed efficienza.

Il riciclo dei magneti al neodimio (NdFeB) presenta diversi approcci promettenti. L'infragilimento da idrogeno combinato con il riciclo dei materiali ha raggiunto un TRL di 7-8, con istituzioni tedesche come il Fraunhofer IWKS, insieme a partner internazionali e progetti UE come HyProMag e SUSMAGPRO/REEsilience, all'avanguardia. Questa tecnologia consente il riutilizzo diretto dei magneti al neodimio (NdFeB) per la produzione di nuovi magneti, ma presenta sfide relative alla qualità dei magneti riciclati, alla raccolta, allo smantellamento e alla redditività economica.

Processi idrometallurgici con un TRL di 4-7 sono in fase di sviluppo da parte di Fraunhofer, della TU Bergakademie Freiberg e di aziende come Carester, con l'obiettivo di recuperare ossidi e metalli SEE puri. La complessità dei processi, l'impiego di sostanze chimiche, i costi e i problemi di selettività rimangono sfide chiave. Gli approcci pirometallurgici, con un TRL di 4-6, sono ancora in fase di ricerca e presentano difficoltà dovute all'intensità energetica, alle potenziali perdite di SEE e ai problemi di purezza.

Processi biologici innovativi come la biolisciviazione e il biosorbimento sono oggetto di ricerca per i rifiuti elettronici e industriali da parte di istituti come HZDR, LMU di Monaco e Fraunhofer IGB, con un TRL di 3-5. Le sfide risiedono nella selettività, nella cinetica, nella robustezza dei microrganismi e nella scalabilità economica.

Anche i metodi di estrazione alternativi mostrano potenziale. L'estrazione dalle ceneri volanti di carbone con un TRL di 4-6 è perseguita principalmente in progetti negli Stati Uniti e nel Regno Unito, mentre l'estrazione dai residui di fosfati provenienti dalla produzione di fertilizzanti nell'ambito del progetto SecREEts con partner come Yara e REEtec ha raggiunto un TRL di 6-7. Entrambi gli approcci presentano difficoltà dovute a basse concentrazioni e problemi di redditività economica.

Le tecnologie di separazione ecocompatibili che utilizzano liquidi ionici e solventi eutettici profondi sono ancora nelle fasi iniziali della ricerca, con un TRL di 3-5. L'Università di Rostock e vari progetti UE sono coinvolti in questo campo. Le sfide risiedono nel costo dei solventi, nella loro stabilità, nel recupero e nella scalabilità per applicazioni industriali.

In un'epoca in cui la presenza digitale di un'azienda ne determina il successo, la sfida consiste nel creare una presenza autentica, personalizzata e di ampia portata. Xpert.Digital offre una soluzione innovativa che si posiziona come punto di incontro tra un hub di settore, un blog e un brand ambassador. Combina i vantaggi dei canali di comunicazione e vendita in un'unica piattaforma e consente la pubblicazione in 18 lingue diverse. La collaborazione con portali partner e la possibilità di pubblicare articoli su Google News, nonché una mailing list stampa con circa 8.000 giornalisti e lettori, massimizzano la portata e la visibilità dei contenuti. Questo rappresenta un fattore cruciale nelle vendite e nel marketing esterno (SMarketing).

Maggiori informazioni qui:

• Autentico. Individuale. Globale: la strategia Xpert.Digital per la tua azienda

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

Per ridurre la sua significativa dipendenza dalle terre rare, in particolare dalla Cina, e garantire la sicurezza dell'approvvigionamento a lungo termine, la Germania dispone di una serie di opzioni strategiche a livello nazionale ed europeo. Tra queste, decisioni politiche, lo sviluppo di catene del valore resilienti, l'intensificazione della cooperazione internazionale e il rafforzamento mirato della propria leadership tecnologica.

Politiche nazionali ed europee

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

Strategia tedesca sulle materie prime e strategia nazionale per l'economia circolare (NKWS)

La strategia tedesca per le materie prime, aggiornata l'ultima volta nel 2020, mira a supportare le aziende nel garantire un approvvigionamento sicuro e sostenibile di materie prime. Tra i pilastri fondamentali figurano la diversificazione delle fonti di approvvigionamento, la promozione del riciclo e dell'efficienza dei materiali, il rafforzamento dell'estrazione nazionale di materie prime (ove possibile e pratico) e il supporto alle aziende tedesche nella competizione internazionale. La strategia sottolinea in particolare l'importanza della ricerca e dello sviluppo per la sostituzione e processi di riciclo più efficienti per materie prime critiche come le materie prime sessili e reticolate (SRE).

La Strategia Nazionale per l'Economia Circolare (NKWS), adottata dal Governo Federale Tedesco nel dicembre 2024, stabilisce importanti priorità complementari in questo ambito. I suoi obiettivi chiave rilevanti per l'Economia dello Sviluppo Sostenibile (SEE) includono:

• Riduzione del consumo di materie prime primarie: a lungo termine, il consumo pro capite di materie prime primarie in Germania dovrebbe ridursi significativamente.
• Chiusura dei cicli dei materiali: la quota di materie prime secondarie nell'uso dei materiali dovrebbe essere aumentata in modo significativo; l'UE punta a raddoppiarla entro il 2030, un obiettivo adottato dal NKWS (Centro nazionale per i materiali riciclati).
• Rafforzare l'indipendenza dalle materie prime: l'obiettivo esplicito è quello di coprire il 25% della domanda di materie prime strategiche, come le terre rare o il litio, mediante il riciclaggio entro il 2030, in linea con la legge dell'UE sulle materie prime critiche.

L'attuazione di queste strategie fino ad oggi è critica. Gli esperti sottolineano un divario tra gli obiettivi dichiarati e la loro effettiva attuazione, in particolare per quanto riguarda la fornitura di finanziamenti sufficienti, l'accelerazione delle procedure di approvazione per i progetti nazionali e la mancanza di investimenti da parte dell'industria, finché i prezzi di mercato globali per le energie rinnovabili non idonee alla navigazione (SEE) rimarranno relativamente bassi. Viene criticata la mancanza di una riflessione strategica e di misure concrete e vincolanti. La Strategia Nazionale per le Energie Rinnovabili (NKWS) è un approccio più recente, la cui efficacia deve ancora essere dimostrata. Esiste un chiaro conflitto di obiettivi tra l'esigenza di una pianificazione strategica a lungo termine e le considerazioni economiche a breve termine, un conflitto che deve essere superato attraverso un intervento politico.

Legge UE sulle materie prime critiche (CRMA)

La legge europea sulle materie prime critiche (CRMA), entrata in vigore nel maggio 2024, costituisce il quadro giuridico centrale europeo per rafforzare la sicurezza dell'approvvigionamento di materie prime critiche e strategiche. I suoi obiettivi principali per il 2030 sono ambiziosi:

• Almeno il 10% della domanda annuale di materie prime strategiche dell'UE dovrebbe provenire dalla produzione nazionale.
• Almeno il 40% dovrebbe essere ulteriormente lavorato 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 dovrebbe essere limitata a un massimo del 65%.

Una componente chiave del CRMA è l'identificazione e la promozione dei cosiddetti progetti strategici. Questi possono beneficiare di procedure di autorizzazione accelerate (massimo 27 mesi per i progetti minerari, 15 mesi per i progetti di lavorazione e riciclaggio) e di sostegno finanziario. A marzo 2025 è stato pubblicato un elenco iniziale di 47 progetti di questo tipo, che riguardava principalmente le materie prime per batterie, ma includeva anche progetti sulle terre rare (ad esempio, il progetto minerario di Kiruna in Svezia e iniziative di riciclaggio come il progetto Pulawy in Polonia). Per l'attuazione in Germania, è necessario designare punti di contatto nazionali per questi progetti (scadenza: febbraio 2025), con il Ministero Federale dell'Economia e della Protezione del Clima (BMWK) e l'Agenzia Tedesca per le Risorse Minerarie (DERA) che svolgono un ruolo di coordinamento.

Il CRMA ha ricevuto recensioni contrastanti. Da un lato, è considerato un passo importante e necessario per affrontare la dipendenza dalle risorse. Dall'altro, vi sono dubbi sulla fattibilità tecnica e ambientale degli ambiziosi obiettivi, in particolare per gli elementi delle terre rare, entro i tempi stabiliti. Le procedure di autorizzazione per i progetti minerari, spesso molto lunghe (10-15 anni), sono in netto contrasto con le scadenze previste dal CRMA. Inoltre, l'opposizione pubblica a nuovi progetti di estrazione o lavorazione in Europa potrebbe rallentarne l'attuazione. Il successo del CRMA dipenderà in modo cruciale dalla sua coerente attuazione da parte degli Stati membri, dalla mobilitazione di ingenti investimenti privati ​​e dalla risoluzione di obiettivi contrastanti, come quelli tra la rapidità del rilascio delle autorizzazioni e gli elevati standard ambientali.

Programmi e iniziative di finanziamento

Per sostenere gli obiettivi strategici, esiste un'ampia gamma di programmi di finanziamento a livello tedesco ed europeo:

• Germania: il Ministero Federale per l'Azione per il Clima, l'Ambiente, l'Energia, la Mobilità, l'Innovazione e la Tecnologia (BMK) e il Ministero Federale dell'Istruzione e della Ricerca (BMBF) offrono diversi programmi che riguardano la ricerca, lo sviluppo e l'innovazione nei settori delle materie prime critiche, dell'efficienza delle risorse e dell'economia circolare. Tra questi figurano il Fondo per le Materie Prime, recentemente lanciato, il programma STARK (Rafforzamento delle Dinamiche di Trasformazione e Innovazione nelle Regioni Minerarie e nei Siti delle Centrali a Carbone) e prestiti finanziari non vincolati (garanzie UFK) per garantire progetti all'estero.
• UE: Programmi come Horizon Europe, InvestEU e LIFE offrono opportunità di finanziamento per la ricerca, l'innovazione e l'implementazione di tecnologie nei settori della sostituzione delle emissioni di gas serra (SE), del riciclaggio e dell'estrazione sostenibile. Il Fondo per l'innovazione può finanziare le capacità di riciclaggio.
• Iniziative: L'Alleanza Europea per le Materie Prime (ERMA) svolge un ruolo chiave nell'identificazione e nella promozione di progetti di investimento lungo l'intera filiera del SEE in Europa. ERMA si è posta l'obiettivo di soddisfare entro il 2030 il 20% della domanda europea di magneti SEE con una produzione interna all'UE, per la quale sono stati individuati investimenti per circa 1,7 miliardi di euro. Programmi per l'efficienza delle risorse come ProgRess in Germania contribuiscono inoltre a sensibilizzare e ad avviare misure.

Sebbene esistano numerosi strumenti di finanziamento, il loro efficace coordinamento, la loro accessibilità, in particolare per le piccole e medie imprese (PMI), e risorse finanziarie adeguate all'entità della sfida sono cruciali per la loro efficacia. La frammentazione del panorama dei finanziamenti e gli ostacoli burocratici potrebbero ridurne l'impatto atteso e ritardare il rapido rafforzamento delle capacità, urgentemente necessario.

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

L'Unione Europea e la Germania hanno sviluppato diverse strategie politiche e programmi di finanziamento particolarmente rilevanti per le terre rare. La legge UE sulle materie prime critiche (CRMA) mira a raggiungere entro il 2030 una produzione nazionale del 10% delle materie prime necessarie, una lavorazione nazionale del 40% e un riciclo del 25%, limitando al contempo la dipendenza da un singolo paese terzo a un massimo del 65%. Il finanziamento è destinato a progetti strategici nei settori dell'estrazione mineraria, della lavorazione e del riciclo, nonché della ricerca e dell'innovazione.

La strategia per le materie prime del governo federale tedesco, guidata dal Ministero federale per l'azione per il clima, l'ambiente, l'energia, la mobilità, l'innovazione e la tecnologia (BMK), si concentra sulla diversificazione, sul riciclaggio e sull'estrazione nazionale, ove possibile, nonché sulla ricerca e sviluppo per la sostituzione. Vengono sostenute misure per la diversificazione, la ricerca e sviluppo per il riciclaggio e la sostituzione, nonché la valutazione del potenziale nazionale. La strategia nazionale per l'economia circolare del Ministero federale per l'ambiente, la tutela della natura, la sicurezza nucleare e la tutela dei consumatori (BMUV) e del BMWK mira a coprire il 25% della domanda di materie prime strategiche attraverso il riciclaggio e a ridurre il consumo di materie prime primarie. Sono previsti finanziamenti per lo sviluppo di capacità di riciclaggio, la progettazione per il riciclaggio e la ricerca e sviluppo di tecnologie di riciclaggio.

Il Fondo Tedesco per le Materie Prime, un'iniziativa congiunta del Ministero Federale dell'Economia e dell'Energia (BMWi) e della Banca Tedesca per lo Sviluppo (KfW), mira a contribuire alla sicurezza dell'approvvigionamento di materie prime e a ridurre le dipendenze sostenendo progetti per l'estrazione, la lavorazione e il riciclaggio di materie prime critiche e strategiche, sia a livello nazionale che internazionale. Il programma di finanziamento STARK del BMWi sostiene la trasformazione delle regioni carbonifere e promuove la produzione e il recupero di materie prime critiche per componenti chiave.

A livello europeo, Horizon Europe rafforza le basi scientifiche e tecnologiche e promuove l'innovazione, in particolare la ricerca e l'innovazione in materia di sostituzione, riciclo, estrazione sostenibile e nuovi materiali. L'European Raw Materials Alliance (ERMA), un'iniziativa congiunta di EIT RawMaterials e dell'UE, si impegna a costruire catene del valore resilienti per le materie prime nell'UE e individua e sostiene progetti di investimento nell'estrazione, lavorazione e riciclo di elementi delle terre rare. Il programma "PMI innovative: efficienza delle risorse ed economia circolare" del BMBF tedesco rafforza la ricerca e lo sviluppo nelle piccole e medie imprese e promuove l'approvvigionamento e l'utilizzo efficienti di materie prime critiche, processi di riciclo innovativi e prodotti circolari.

Costruire catene del valore resilienti in Germania e in Europa

Costruire catene del valore delle terre rare resilienti e di provenienza locale in Europa è un elemento chiave per ridurre la dipendenza dalla Cina. Ciò richiede sforzi in tutte le fasi, dall'estrazione e lavorazione delle materie prime alla produzione di prodotti finiti e al riciclaggio.

Opportunità e sfide nella creazione di capacità di lavorazione e raffinazione nazionali

Un collo di bottiglia critico nell'attuale panorama europeo dei SEE è la mancanza di una capacità significativa di separazione dei SEE grezzi in singoli ossidi ad alta purezza e di successiva produzione di metalli. Anche se l'Europa aumentasse la sua produzione di materie prime primarie o secondarie, queste dovrebbero spesso essere esportate in Cina per ulteriori lavorazioni, il che non farebbe altro che spostare la dipendenza.

• Necessità: lo sviluppo di impianti di separazione e metallurgici europei è essenziale per raggiungere una vera integrazione verticale e un'autonomia strategica.
• Esempi di approcci: in Estonia, Neo Performance Materials (Silmet) gestisce già un impianto di separazione, che tuttavia si basa su concentrati importati. In Francia, è in programma un impianto a La Rochelle, mentre il progetto Caremag a Lacq punta a un processo e un riciclo integrati. Sono in corso iniziative anche in Polonia (progetto Pulawy).
• Fattibilità economica: la costruzione di tali impianti richiede un investimento estremamente elevato. I costi di investimento sono elevati e i produttori europei dovrebbero competere con aziende cinesi consolidate e spesso sovvenzionate dallo Stato. Accordi di acquisto a lungo termine e prezzi stabili sarebbero necessari per incentivare gli investimenti.
• Ostacoli tecnologici: per i complessi processi di separazione è richiesto un know-how specifico. Inoltre, è necessario sviluppare e ampliare processi ecocompatibili ed efficienti dal punto di vista energetico per soddisfare gli elevati standard ambientali europei.
• LSEE vs. HSEE: lo sviluppo delle capacità di lavorazione per i SEE pesanti (HSEE) richiede un'attenzione particolare, poiché la dipendenza dalla Cina (inclusa la lavorazione delle materie prime provenienti dal Myanmar) è quasi del 100% e questi elementi sono essenziali per i magneti ad alte prestazioni.

Costruire una filiera completa per l'Europa sud-orientale è un progetto generazionale difficilmente realizzabile senza ingenti finanziamenti governativi iniziali, impegni politici a lungo termine e una stretta cooperazione tra stakeholder pubblici e privati. Concentrarsi esclusivamente sull'attività mineraria nazionale, senza sviluppare contemporaneamente le capacità di lavorazione, produzione di metalli e produzione di magneti, non risolverebbe radicalmente la dipendenza strategica.

“Design for Recycling” come strategia a lungo termine

Un'altra importante strategia a lungo termine è la progettazione di prodotti contenenti elementi delle terre rare in linea con i principi dell'economia circolare ("Design for Recycling", DfR).

• Obiettivi: i prodotti dovrebbero essere progettati in modo tale che i componenti contenenti terre rare (ad esempio, i magneti nei motori elettrici) possano essere facilmente identificati, smontati e riciclati per tipologia al termine del ciclo di vita del prodotto. Ciò aumenterebbe significativamente l'efficienza e l'economicità del riciclaggio.
• Strumenti: l'introduzione di passaporti digitali dei prodotti, contenenti informazioni dettagliate sulla composizione dei materiali e sulle istruzioni per lo smontaggio, è considerata uno strumento importante per creare la trasparenza necessaria per un riciclaggio efficace. Anche gli sforzi di standardizzazione sono rilevanti in questo contesto.
• Sfide: l'implementazione dei principi del DfR è complessa, soprattutto nelle catene di fornitura globalizzate con produttori e design di prodotto diversi. Sviluppare e applicare standard vincolanti rappresenta una sfida importante.

Il "Design for Recycling" è una strategia essenziale, ma intrinsecamente a lunghissimo termine. Il suo pieno impatto sulla disponibilità di materie prime secondarie si manifesterà solo quando i prodotti progettati oggi secondo i principi del DfR raggiungeranno la fine del loro ciclo di vita tra 10, 15 o più anni. Nel breve termine, il DfR non può risolvere gli attuali problemi di approvvigionamento, ma è indispensabile per costruire un'economia circolare sostenibile e resiliente per le materie prime secondarie in futuro.

Cooperazione internazionale e diversificazione

Poiché la completa autosufficienza di terre rare per la Germania e l'Europa non è realistica nel breve e medio termine, la cooperazione internazionale e la diversificazione delle fonti di approvvigionamento svolgono un ruolo centrale in qualsiasi strategia di resilienza.

Valutazione del potenziale e della sostenibilità delle partnership sulle materie prime

La Germania e l'UE stanno intensificando i loro sforzi per stabilire e ampliare le partnership sulle materie prime con vari paesi in tutto il mondo.

• Paesi di esempio e materie prime di riferimento:
  • Cile: focus su litio e rame, ma anche potenziale per altri minerali. Gli accordi di cooperazione sono stati riconfermati a gennaio 2023 e giugno 2024, con particolare attenzione all'estrazione mineraria sostenibile e allo scambio scientifico.
  • Mongolia: partenariato dal 2011, partenariato strategico da febbraio 2024. Focus su rame e terre rare (neodimio, praseodimio). Supporto all'Università tedesco-mongola di materie prime e tecnologia.
  • Australia: cooperazione in materia di energia e materie prime dal 2017, con un'attenzione crescente alla tutela del clima e ai minerali critici. Lo studio "Australia-Germania sulle catene di approvvigionamento dei minerali critici" individua il potenziale di creazione di valore.
  • Canada: partenariato strategico nel settore delle materie prime critiche.
  • Altri partner: Kazakistan, Ucraina, Groenlandia e vari paesi africani (ad esempio Namibia, Zambia, Repubblica Democratica del Congo) e sudamericani (ad esempio Argentina) sono al centro dell'attenzione dell'UE per quanto riguarda i partenariati sulle materie prime.
• Obiettivi delle partnership: oltre a diversificare le fonti di approvvigionamento, l'obiettivo è anche quello di supportare i paesi partner nell'estrazione sostenibile delle materie prime, promuovere la creazione di valore locale (ad esempio sviluppando capacità di lavorazione) e stabilire elevati standard ambientali, sociali e di governance (ESG).
• Sfide e rischi: l'attuazione di tali partnership è complessa. È necessario garantire il rispetto degli standard ESG ed evitare il greenwashing. Molti potenziali paesi partner sono politicamente instabili o presentano carenze di governance. Inoltre, esiste un'intensa concorrenza, in particolare con la Cina, per l'accesso alle materie prime e per l'influenza in questi paesi. Il semplice trasferimento della dipendenza da un attore dominante (la Cina) a diversi attori potenzialmente instabili o influenzati dalla Cina non risolve completamente la questione fondamentale della resilienza. Un'attenta selezione dei partner e accordi progettati in modo intelligente sono essenziali, per creare reali vantaggi per tutti anziché perseguire semplicemente interessi unilaterali.

Implicazioni geopolitiche e stabilità a lungo termine

L'approvvigionamento di materie prime essenziali come le terre rare è da tempo diventato un'area centrale di conflitto geopolitico.

• Strumentalizzazione delle forniture di materie prime: il rischio che le forniture di materie prime vengano utilizzate come strumento politico nei conflitti internazionali è reale e in passato ha già portato a notevoli distorsioni del mercato.
• La necessità di una strategia europea coerente: data questa dimensione geopolitica, una politica sulle materie prime basata esclusivamente su fattori economici o tecnologici è insufficiente. È necessaria una politica europea coerente in materia di commercio estero, sicurezza e sviluppo, che integri gli aspetti delle materie prime. Garantire l'approvvigionamento di risorse energetiche rinnovabili (SEE) è quindi indissolubilmente legato al rafforzamento della sovranità europea e alla definizione di relazioni internazionali resilienti. Ciò richiede uno stretto coordinamento all'interno dell'UE e con partner internazionali che condividono gli stessi principi.

Rafforzare la leadership tecnologica

Lo sviluppo e l'applicazione di tecnologie avanzate proprie nel campo della sostituzione, del riciclaggio e dell'estrazione sostenibile delle terre rare offrono alla Germania la possibilità di ridurre la propria dipendenza e allo stesso tempo di sbloccare nuovi potenziali economici.

Il potenziale di innovazione della Germania nella sostituzione, nel riciclaggio e nell'estrazione sostenibile

La Germania vanta un panorama di ricerca ampio e solido nel campo della scienza dei materiali, della chimica e dell'ingegneria dei processi, sia nelle università che negli istituti di ricerca extrauniversitari (ad esempio la Fraunhofer Society, l'Associazione Helmholtz, l'Associazione Leibniz) e nell'industria.

• Punti di forza: come descritto in dettaglio nella Sezione III, in Germania e in Europa esistono promettenti approcci di ricerca per lo sviluppo di magneti privi di SEE, catalizzatori e fosfori più efficienti, processi di riciclaggio innovativi (ad esempio HPMS, approcci idrometallurgici e biotecnologici) e per il recupero di SEE da fonti alternative.
• La sfida del trasferimento tecnologico: una sfida fondamentale è quella di tradurre i risultati eccellenti della ricerca in applicazioni industriali e prodotti commercializzabili in modo più rapido ed efficace (ricerca di trasferimento). Spesso esiste un divario tra la ricerca di base/progetti pilota e la scalabilità commerciale.
• Competizione globale: la Germania e l'Europa sono impegnate in un'intensa competizione globale per la leadership tecnologica, in particolare con Stati Uniti e Cina, che stanno investendo massicciamente in questi settori. Per avere successo, sono essenziali un sostegno mirato e sostanziale alle tecnologie chiave, lo sviluppo di impianti pilota e la creazione di mercati leader per prodotti sostenibili e innovativi.

Impatto economico della transizione verso tecnologie prive di terre rare per i settori chiave

Il passaggio a tecnologie che richiedono meno o nessun elemento delle terre rare ha implicazioni economiche complesse:

• Analisi costi-benefici: nel breve termine, la sostituzione dei SEE può comportare costi più elevati o potenziali perdite di prestazioni in determinate applicazioni. Nel lungo termine, tuttavia, l'eliminazione dei SEE costosi e volatili, la riduzione dei rischi della supply chain e l'apertura di nuovi mercati per prodotti innovativi possono generare significativi vantaggi economici.
• Esigenze di investimenti e adattamento: l'industria tedesca, in particolare nei settori chiave dell'industria automobilistica, delle energie rinnovabili e dell'elettronica, si trova ad affrontare significative esigenze di investimenti e adattamento per convertire i propri processi produttivi e prodotti ad alternative a basso o nullo consumo di energia rinnovabile. Ciò riguarda non solo i prodotti finali, ma anche intere catene di approvvigionamento.
• Opportunità per i "First Mover": le aziende tedesche che adottano fin da subito tecnologie innovative e sostenibili, indipendenti dalle materie prime critiche, possono assicurarsi vantaggi competitivi come "First Mover" e accedere a nuovi mercati promettenti. Tuttavia, ciò richiede la propensione al rischio e un approccio strategico a lungo termine.

Il passaggio a tecnologie prive di REE o più efficienti in termini di REE non è quindi solo una questione di sicurezza dell'approvvigionamento, ma anche una decisione strategica per la futura competitività dell'industria tedesca nei mercati globali del futuro.

Sintesi e raccomandazioni d'azione per la Germania

L'analisi della questione delle terre rare ha evidenziato 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, stanno emergendo promettenti approcci di ricerca e opzioni strategiche per ridurre tale dipendenza e aumentare la sicurezza dell'approvvigionamento a lungo termine. Tuttavia, raggiungere una maggiore indipendenza è un'impresa complessa che richiede una strategia coerente e un'azione coerente sia da parte dei decisori politici che dell'industria.

Valutazione dei rischi, delle opportunità e degli obiettivi contrastanti

L'approvvigionamento di terre rare è di fondamentale importanza strategica per la Germania, poiché queste materie prime sono indispensabili per tecnologie chiave nella transizione energetica, nella digitalizzazione e per settori chiave come quello automobilistico. L'attuale struttura dell'approvvigionamento globale, dominata dalla Cina sia nell'estrazione che, in particolare, nella lavorazione, presenta rischi significativi dovuti alla volatilità dei prezzi, ai colli di bottiglia nell'approvvigionamento e alla potenziale strumentalizzazione delle forniture di materie prime per scopi geopolitici. Questi rischi sono ulteriormente aggravati dalla crescente domanda globale.

Le possibilità di ridurre questa dipendenza risiedono in un approccio su più fronti:

• Sostituzione ed efficienza: la ricerca di materiali sostitutivi e tecnologie prive di SEE, in particolare per i magneti, nonché l'aumento dell'efficienza dei materiali, offrono un potenziale a medio e lungo termine per ridurre i requisiti specifici di SEE.
• Riciclo ed economia circolare: lo sviluppo di un'infrastruttura europea per il riciclaggio può dare un contributo significativo all'approvvigionamento di materie prime secondarie, ma deve affrontare sfide tecnologiche ed economiche.
• Diversificazione e fonti nazionali: lo sviluppo di nuove fonti di approvvigionamento internazionali attraverso partnership sulle materie prime e il potenziale utilizzo di giacimenti europei può ampliare la base di approvvigionamento, ma sono associati a rischi specifici e tempi di consegna lunghi.

Perseguire queste opportunità porta inevitabilmente a obiettivi contrastanti:

• Efficienza economica vs. sicurezza dell'approvvigionamento: gli investimenti in tecnologie nazionali di estrazione, lavorazione o riciclaggio avanzate sono spesso più costosi delle importazioni da fonti consolidate ed economicamente vantaggiose, soprattutto quando i prezzi del mercato globale sono bassi. L'ottimizzazione dei costi a breve termine è in conflitto con la resilienza strategica a lungo termine.
• Tutela ambientale vs. estrazione/lavorazione nazionale: l'estrazione e la lavorazione dell'acqua di mare sono ad alto impatto ambientale. L'adesione a elevati standard ambientali in Europa aumenta i costi dei progetti e può comportare problemi di accettazione da parte del pubblico, mentre la delocalizzazione della produzione in paesi con standard inferiori è eticamente discutibile.
• Velocità vs. accuratezza: l'urgente necessità di sicurezza dell'approvvigionamento richiede soluzioni rapide, mentre la creazione di catene del valore sostenibili e rispettose dell'ambiente e lo sviluppo di nuove tecnologie richiedono tempo.

Raggiungere l'indipendenza nel settore delle terre rare non è un obiettivo isolato, ma deve essere considerato nel contesto più ampio di altri imperativi strategici come la neutralità climatica, il mantenimento della competitività economica e il rispetto della responsabilità globale per la sostenibilità. Ciò richiede un attento bilanciamento delle priorità e la disponibilità ad accettare costi a breve termine per ottenere benefici strategici a lungo termine.

Raccomandazioni concrete e prioritarie per l'azione dei decisori politici e dell'industria

Per migliorare in modo sostenibile la sicurezza dell'approvvigionamento di terre rare in Germania e ridurre la dipendenza dai singoli fornitori, è necessario un approccio coordinato tra decisori politici e industria. Le seguenti raccomandazioni d'azione sono classificate in base alla priorità temporale:

Misure a breve termine (fino a 2 anni)

Intensificazione del monitoraggio delle materie prime e individuazione precoce dei rischi:

• Rafforzare le capacità dell'Agenzia tedesca per le risorse minerarie (DERA) e della BMWK per l'analisi continua dei mercati globali SEE, dei rischi della catena di approvvigionamento (inclusi prodotti di raffinazione e intermedi) e degli sviluppi geopolitici.
• Sviluppo di un sistema di allerta precoce per potenziali interruzioni dell'approvvigionamento.

Accelerazione dei processi di approvazione per progetti strategici:

• Utilizzo coerente delle procedure di approvazione accelerate previste dal CRMA dell'UE per progetti di riciclaggio, lavorazione e potenzialmente anche estrazione di importanza strategica in Germania e in Europa.
• Istituzione e dotazione efficace di punti di contatto nazionali (“sportelli unici”) in conformità con la CRMA.

Creazione di alleanze strategiche e diversificazione delle importazioni:

• Promozione attiva di collaborazioni aziendali per l'approvvigionamento congiunto di SEE già raffinati o di prodotti intermedi critici (ad esempio magneti) da fonti diversificate, preferibilmente basate sul valore.
• Revisione e, se necessario, creazione di una scorta strategica e orientata all'applicazione per SEE particolarmente critici o per i componenti da essi prodotti.

Finanziamento mirato di progetti pilota e dimostrativi:

• Fornitura di capitale di rischio e finanziamenti per ampliare gli approcci di ricerca tedeschi ed europei promettenti nel campo del riciclaggio SEE (ad esempio, smantellamento automatizzato, tecnologie di separazione efficienti) e della sostituzione (ad esempio, magneti privi di SEE) a una scala industriale (TRL 6-8).

Misure a medio termine (2-7 anni)

Costruzione di impianti di riciclaggio e lavorazione commerciali:

• Creazione di incentivi e rimozione degli ostacoli agli investimenti per la costruzione dei primi impianti commerciali per il riciclaggio di prodotti contenenti SEE (in particolare magneti, batterie, rifiuti elettronici) e per la lavorazione di concentrati SEE in Germania/Europa.
• Ciò include la separazione di LSEE e HSEE, nonché la produzione di metalli.

Implementazione del “Design for Recycling” e dei passaporti digitali dei prodotti:

• Sviluppo e introduzione graduale di standard vincolanti per la progettazione di prodotti compatibili con il riciclaggio per gruppi di prodotti pertinenti (ad esempio motori elettrici, dispositivi elettronici) a livello UE.
• Istituzione di passaporti digitali dei prodotti che forniscano informazioni sulla composizione dei materiali (incluso il contenuto SEE) e sullo smontaggio.

Espansione sistematica e approfondimento delle partnership sulle materie prime:

• Conclusione e implementazione di partnership per le materie prime con paesi selezionati che possiedono giacimenti nell'area SEE. Attenzione al rispetto di elevati standard ESG, alla promozione della creazione di valore locale e all'instaurazione di relazioni di fornitura affidabili.
• Sostegno alle aziende tedesche nella partecipazione a progetti internazionali sostenibili di estrazione e lavorazione attraverso strumenti di promozione del commercio estero (ad esempio garanzie UFK).

Esame e, se necessario, promozione di fonti primarie nazionali/europee:

• Conduzione di studi dettagliati di fattibilità e di impatto ambientale per i giacimenti SEE europei più promettenti (ad esempio Kiruna, Fen).
• Se i risultati sono positivi e soggetti ai più severi requisiti ambientali e sociali, nonché alla garanzia dell'accettazione sociale: finanziamento mirato di progetti pilota per lo sviluppo e la lavorazione.

Investimenti in istruzione e formazione:

• Sviluppo e promozione di programmi di studio e di formazione che qualificano specialisti per l'intera catena del valore SEE: dalle geoscienze all'ingegneria dei processi e alla scienza dei materiali, fino agli esperti di riciclaggio.

Misure a lungo termine (oltre 7 anni):

Creare una solida economia circolare europea per i paesi del Sud-Est Europa:

• Creare un mercato funzionante per l'energia rinnovabile secondaria attraverso infrastrutture ottimizzate di raccolta, selezione e lavorazione, quote obbligatorie di contenuto riciclato (ove appropriato) e promozione della domanda di materiali riciclati.

Finanziamenti continui per la ricerca e sviluppo di innovazioni rivoluzionarie:

• Supporto a lungo termine alla ricerca di base e applicata per sviluppare la prossima generazione di materiali sostitutivi e tecnologie completamente prive di SEE per applicazioni chiave.

Creazione di mercati di riferimento per prodotti sostenibili:

• Utilizzo di appalti pubblici e altri strumenti per promuovere prodotti che contengono energia rinnovabile ricavata da fonti sostenibili/riciclata o che si basano su alternative prive di energia rinnovabile e presentano un'elevata efficienza delle risorse.

Una strategia efficace per ridurre la dipendenza dalle fonti energetiche rinnovabili (FER) richiede un mix di politiche intelligenti. Questo deve combinare incentivi basati sul mercato (ad esempio, per gli investimenti nel riciclo e nella sostituzione, la tariffazione della CO2, che promuove indirettamente l'efficienza dei materiali), requisiti normativi chiari e affidabili (ad esempio, quote di riciclo, requisiti di ecodesign, obblighi di trasparenza) e sostegno pubblico diretto (in particolare per R&S, impianti pilota e progetti strategici ad alto rischio o con lunghi periodi di ammortamento). Lasciare la responsabilità esclusiva alle aziende, come spesso è stato fatto in passato, non sarà sufficiente a realizzare la necessaria trasformazione, data la specifica struttura del mercato (oligopoli, attori statali), gli elevati rischi di investimento e la dimensione geopolitica della questione delle FER.

Visione a lungo termine per un approvvigionamento sostenibile e resiliente di materie prime essenziali per la Germania

La visione a lungo termine della Germania dovrebbe mirare non solo a ridurre significativamente la sua dipendenza dai singoli paesi fornitori di terre rare, ma anche ad assumere un ruolo pionieristico nello sviluppo e nell'applicazione di tecnologie sostenibili per le materie prime e di modelli di economia circolare. Ciò significa:

Catene di fornitura diversificate e resilienti

La Germania si rifornisce di materie prime essenziali da diverse fonti, con un ruolo centrale nelle partnership per le materie prime su un piano di parità e nel rispetto dei più elevati standard di sostenibilità.

Forte creazione di valore europeo

Una parte significativa della domanda di SEE e dei prodotti da esso derivati ​​(in particolare i magneti) viene estratta, lavorata e riciclata in Europa, supportata da tecnologie competitive e rispettose dell'ambiente.

Leadership dell'innovazione

Le aziende e gli istituti di ricerca tedeschi sono leader nello sviluppo e nella commercializzazione di tecnologie sostitutive, processi di riciclaggio altamente efficienti e progettazione di prodotti che consentono di risparmiare risorse.

Economia circolare consolidata

Le terre rare e altre materie prime essenziali vengono sistematicamente riciclate in cicli chiusi, riducendo così al minimo la necessità di materie prime primarie e l'impatto ambientale.

Previsione strategica

La Germania dispone di meccanismi per individuare tempestivamente le variazioni del fabbisogno di materie prime e i potenziali rischi di approvvigionamento e può adattare le proprie strategie in modo flessibile.

L'indipendenza nel settore delle terre rare non è un obiettivo statico, ma un processo continuo di minimizzazione del rischio, adattamento tecnologico e posizionamento strategico in un contesto globale in continua evoluzione. La resilienza a lungo termine richiede quindi non solo sforzi una tantum, ma una definizione duratura delle priorità politiche, investimenti sostenibili e la capacità di rispondere a nuove sfide e opportunità come un sistema di apprendimento. Il percorso verso questo obiettivo è impegnativo, ma cruciale per la futura sostenibilità della Germania come sede industriale e per il raggiungimento dei suoi obiettivi ambientali e sociali.

☑️ Supporto alle PMI in strategia, consulenza, pianificazione e implementazione

☑️ Creazione o riallineamento della strategia digitale e digitalizzazione

☑️ Espansione e ottimizzazione dei processi di vendita internazionali

☑️ Piattaforme di trading B2B globali e digitali

☑️ Sviluppo aziendale pionieristico

 

Sarei felice di fungere da tuo consulente personale.

Puoi contattarmi compilando il modulo di contatto qui sotto oppure chiamandomi al numero +49 7348 4088 965 .

Non vedo l'ora di iniziare il nostro progetto comune.

 

 

Xpert.Digital è un hub per l'industria focalizzato sulla digitalizzazione, l'ingegneria meccanica, la logistica/intralogistica e il fotovoltaico.

Con la nostra soluzione di sviluppo aziendale a 360° supportiamo aziende rinomate dalla fase di avvio del nuovo business fino al post-vendita.

Market intelligence, smarketing, marketing automation, sviluppo di contenuti, PR, campagne email, social media personalizzati e lead nurturing sono parte dei nostri strumenti digitali.

Per maggiori informazioni visita: www.xpert.digital - www.xpert.solar - www.xpert.plus