Le terre rare, presenti nelle apparecchiature di uso comune
Le terre rare sono un gruppo di 17 elementi chimici che hanno proprietà speciali, come il magnetismo, la luminescenza e la conducibilità elettrica. Sono molto importanti per la transizione energetica e tecnologica, perché sono usati in molti dispositivi e applicazioni che richiedono fonti di energia rinnovabile, come vedremo in seguito.
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Quali sono le terre rare?
Gli elementi che compongono le terre rare sono lo scandio, l’ittrio e i 15 lantanoidi, che sono: lantanio, cerio, praseodimio, neodimio, promezio, samario, europio, gadolinio, terbio, disprosio, olmio, erbio, tulio, itterbio e lutezio Questi elementi si trovano nella tavola periodica degli elementi chimici e sono suddivisi in terre rare leggere (LREE), medie (MREE) e pesanti (HREE), in base al loro peso atomico. In seguito proponiamo la tabella con il loro simbolo e la loro etimologia
| Simbolo | Nome | Etimologia |
|---|---|---|
| Sc | Scandio | Dal latino Scandia (Scandinavia), dove venne scoperto il primo minerale di terre rare. |
| Y | Ittrio | Dal villaggio di Ytterby, in Svezia, dove venne scoperto il primo minerale di terre rare. |
| La | Lantanio | Dal greco lanthano(“sono nascosto”). |
| Ce | Cerio | Da Cerere, dea romana della fertilità. |
| Pr | Praseodimio | Dal greco prasios (“verde”) e didymos (“gemello”). |
| Nd | Neodimio | Dal greco neo (“nuovo”) e didymos (“gemello”). |
| Pm | Promezio | Dal Titano Prometeo, che portò il fuoco agli uomini. |
| Sm | Samario | Da Vasilij Samarskij-Bychovec, che scoprì il minerale samarskite. |
| Eu | Europio | Dal continente Europa. |
| Gd | Gadolinio | Da Johan Gadolin (1760-1852), per onorare i suoi studi sulle terre rare. |
| Tb | Terbio | Dal villaggio di Ytterby. |
| Dy | Disprosio | Dal greco dysprositos (“difficile da raggiungere”). |
| Ho | Olmio | Dal latino Olmia (Stoccolma), città natale dei suoi scopritori. |
| Er | Erbio | Dal villaggio di Ytterby. |
| Tm | Tulio | Dalla terra mitologica di Thule. |
| Yb | Itterbio | Dal villaggio di Ytterby. |
| Lu | Lutezio | Da Lutetia, città che divenne poi Parigi. |
L’utilizzo delle terre rare per creare strumenti tecnologici di uso molto comune
Come abbiamo accennato, le terre rare sono usate in molti dispositivi e applicazioni che richiedono fonti di energia rinnovabile, come i pannelli solari, le turbine eoliche, le batterie, i motori elettrici, i radar, le fibre ottiche e gli smartphone, che sono formati dai piccoli strumenti che contengono questi elementi chimici. Ad esempio, i superconduttori, i magneti, gli alliganti in numerose leghe metalliche, i catalizzatori, le componenti di veicoli ibridi, le applicazioni di optoelettronica (ad esempio laser Nd:YAG), le fibre ottiche (erbio), i risonatori a microonde (sfere di YIG)
Gli ossidi delle terre rare sono mescolati al tungsteno per migliorare le sue proprietà alle alte temperature per saldature, rimpiazzando il torio, che può risultare pericoloso da lavorare.
La scoperta delle terre rare, dal 1787 al 1947
La prima scoperta risale al 1787, quando il tenente dell’esercito svedese Carl Axel Arrhenius rilevò un minerale (l’itterbio) che in realtà aveva al suo interno un mix di terre rare, dal quale 16 anni più tardi, nel 1803, venne isolato il Cerio.
Un altro svedese, Carl Gustav Mosander, rilevò il Lantasio, l’Erbio, il Terbio e il Sidimio, che si scoprì essere una miscela tra due degli attuali 17 elementi, Praseodimio e Neodimio. Quasi tutte le terre rare vennero scoperte dal 1839 al 1900, tranne il Promezio, creata in laboratorio nel 1947.
La scarsità delle REE (acronimo di Rare Earth Metals) e la lotta per il controllo
La domanda di terre rare (REE o RE) è in forte crescita, proprio perché la loro offerta è limitata e concentrata in pochi paesi, soprattutto la Cina, che ne controlla circa il 60% della produzione mondiale, seguita dagli Stati Uniti, il Myanmar e l’Australia. Questo crea delle tensioni internazionali per l’approvvigionamento e la sicurezza di questi materiali strategici. Ad esempio, la Groenlandia è una terra contesa, poiché il suo sottosuolo è il più ricco di sostanze rare della terra. Potrebbero essere estratte per un ammontare annuo di 60mila tonnellate, ovvero pari al 30% del fabbisogno mondiale. Tuttavia, lo sfruttamento non è consentito da quando partito di sinistra ambientalista Inuit Ataqatigiit ha vinto le elezioni nel 2019.
Inoltre, l’estrazione e la lavorazione delle terre rare sono processi molto complessi, costosi e inquinanti, che richiedono grandi quantità di energia, acqua, acidi e altri rifiuti tossici. Per questo motivo, è necessario sviluppare delle soluzioni per il recupero e il riciclo delle terre rare dai prodotti usati o obsoleti, per ridurre l’impatto ambientale e aumentare l’efficienza delle risorse.