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Le risorse minerarie e la green economy

Le risorse minerarie solide sono state, sono e saranno l’elemento chiave per lo sviluppo delle civiltà: tutte le attività sono legate al loro sfruttamento

Risorse minerarie

L’estrazione mineraria rappresenta l’attività di base del settore primario, senza la quale non avremmo alcun mezzo per l’utilizzo delle altre risorse naturali. L’importanza delle materie prime minerarie è cresciuta nel tempo parallelamente alla tecnologia e all’industria sino all’odierno utilizzo di quasi tutti gli elementi della tavola periodica.

La crescita esponenziale della richiesta è veicolata dal rapido sviluppo e dalla diffusione delle nuove tecnologie, dall’elettronica di consumo alla diffusione pervasiva dell’information technology, dalla robotica all’aerospazio e a tutte le altre tecnologie civili e militari della quarta rivoluzione industriale.

In questo contesto un ruolo importante è svolto dalle tecnologie per la decarbonizzazione del settore energetico, industriale e veicolare, processo essenziale per il raggiungimento degli obiettivi nazionali e internazionali di riduzione delle emissioni climalteranti, ma estremamente esigente dal punto di vista minerario.

Gli scenari

Le prospettive globali di crescita delle tecnologie verdi variano molto a seconda dell’obiettivo prefissato. Secondo la IEA (2019) nello scenario di realizzazione delle politiche già annunciate (NPS, New Policies Scenario) la produzione di elettricità da fonti rinnovabili raggiungerà, nel 2040, il 40% della generazione elettrica complessiva. La crescita delle auto elettriche raggiungerebbe 125 milioni al 2030 ma potrebbero diventare 220 milioni nel caso di adozioni di politiche più aggressive (EV30@30 scenario).

Considerando l’ineluttabile espansione dell’economia verde, l’aspetto relativo alla disponibilità delle risorse necessarie per il loro sviluppo non può più essere ignorato. Le tecnologie per le fonti energetiche rinnovabili e per l’elettrificazione del parco veicolare sono molto più esigenti in termini di risorse minerarie rispetto alle fonti ed ai veicoli tradizionali.

Qualsiasi cosa legata all’economia verde richiede minerali, dalle batterie ai pannelli solari alle turbine eoliche, alle auto elettriche e ibride fino ai fertilizzanti minerali necessari per la crescita delle colture energetiche. Lo sviluppo delle tecnologie low-carbon comporta una significativa crescita della richiesta di un ampio spettro di minerali, soprattutto metalli.

Produzione globale dei minerali critici
1. La produzione globale dei minerali critici per l’industria europea, è evidente il dominio cinese (fonte: https://www.sgu.se/en/mineral-resources/critical-raw-materials)

L’energia eolica richiede quantità importanti di elementi delle terre rare (REE) come il neodimio e il disprosio per costruire magneti permanenti e la domanda di questi elementi al 2030 dovrebbe aumentare, in Europa, di almeno sei volte rispetto all’attuale.

Il solare fotovoltaico richiede, oltre al silicio, elevate quantità di argento per le connessioni elettriche e altri materiali come il cadmio, il tellurio o l’indio. Anche il solare termico richiede argento per la produzione di riflettori e nichel e molibdeno per la produzione delle leghe di acciaio ad alta resistenza necessarie nelle strutture.

I veicoli elettrici sia ibridi sia a batteria sono un concentrato di dispositivi che richiedono materiali come neodimio, praseodimio e disprosio per costruire magneti permanenti e argento, indio, tantalio o lantanio per i componenti elettronici. Necessitano inoltre di batterie ad alta capacità realizzate utilizzando litio, nickel, cobalto, manganese e grafite. L’aumento della richiesta di litio nell’UE al 2030 è stimato in 12 volte l’attuale fornitura.

Nonostante la definizione degli scenari futuri dell’approvvigionamento minerario nei prossimi decenni sia un esercizio complicato poiché dipendente dalle condizioni politiche, dai tassi di produzione, dall’evoluzione tecnologica nell’uso delle risorse, dall’entrata in produzione di nuovi giacimenti, dalla ricerca di materiali sostitutivi, dallo sviluppo di tecnologie di recupero e dalla volatilità dei mercati, tutte le stime concordano sull’ineluttabile crescita della necessità di materie prime minerarie per alimentare questo nuovo modello di sviluppo basato sull’abbandono delle fonti fossili.

I materiali critici e strategici

La Commissione Europea elabora ogni quattro anni una lista delle materie prime fondamentali per l’industria europea ma che presentano un elevato rischio per il loro approvvigionamento, dovuto alla loro concentrazione geopolitica, alla mancanza o scarsità di elementi sostitutivi nella catena di produzione e alla difficoltà di riciclaggio (Critical Raw Materials – CRMs).

La lista 2023, prevede 34 materie prime critiche tutte derivanti dall’estrazione mineraria, 16 delle quali (Bi, B, Co, Ga, Ge, Li, PGM, Mg, Mn, Ni, Cu, Si, Ta, W, terre rare e grafite) sono considerate di importanza strategica per il raggiungimento degli obiettivi di neutralità climatica e per lo sviluppo del settore aerospaziale e della difesa.

La Cina è il Paese più influente in termini di fornitura mondiale della maggior parte materie prime critiche come le terre rare, il magnesio, il tungsteno, l’antimonio, il gallio e il germanio, ecc.. Oltre alla propria notevole produzione mineraria interna, la Cina domina a livello mondiale l’industria metallurgica tramite accordi commerciali con Paesi africani, asiatici e in misura minore australiani e sudamericani.

È il caso del cobalto, le cui miniere sono localizzate principalmente in Congo ma la cui maggior parte è raffinata e poi venduta dalla Cina. Altri, pochi, Paesi dominano la produzione di determinate materie prime, come il Brasile per il niobio o gli Stati Uniti per berillio ed elio. La produzione di metalli del gruppo del platino si concentra in Sud Africa (iridio, platino, rodio e rutenio) e Russia (palladio).

La situazione dell’approvvigionamento minerario è stata a lungo trattata in modo marginale rispetto ai grandi temi ambientali dei cambiamenti climatici, della perdita di biodiversità, della distruzione degli ecosistemi. La pandemia prima e l’invasione dell’Ucraina poi, hanno posto in evidenza come sia necessario diversificare le forniture ricorrendo anche, per quanto possibile, alle risorse interne.

Per limitare la dipendenza dell’industria europea da Paesi terzi a basso grado di affidabilità politica la Commissione Europea ha rilasciato il 16 Marzo 2023 la proposta di regolamento per l’approvvigionamento sicuro e sostenibile delle materie prime critiche (Critical Raw Materials Act).

Il regolamento, attualmente nella fase discussione tra gli Stati Membri, si pone gli obiettivi al 2030 di raggiungere almeno il 10% di materie prime critiche da estrazione mineraria europea, il 15% da riciclo e il 40% dei processi metallurgici. Nell’ottica della diversificazione prevede, inoltre, che nessun Paese fornisca più del 65% dei fabbisogni europei per ogni materia critica.

Il paradosso: estrarre risorse non rinnovabili per avere energie rinnovabili

A livello globale l’estrazione dei soli metalli è più che triplicata dal 1970 (2,6 miliardi di tonnellate) al 2017 (9,1 miliardi) e continua inarrestabile la sua crescita con un notevole impatto ambientale dell’insieme dei processi di estrazione e trattamento stimato nel 12% della produzione globale di particolato con un contributo del 10% all’impatto umano sul clima (IRP, 2019).

Minerali utilizzati in alcune tecnologie verdi
2. Minerali utilizzati in alcune tecnologie verdi (fonte: IEA, 2021 – The role of critical minerals in clean energy transitions)

L’indispensabile estrazione e lavorazione delle risorse minerarie, quando non condotte con criteri di sostenibilità, ha dei costi ambientali e sociali che possono essere anche molto elevati.

Il grande aumento della domanda se soddisfatto con metodiche insostenibili presuppone maggior inquinamento, la distruzione di aree vaste, quantità sempre maggiore di energia, acqua, rifiuti minerari con tutti i costi ambientali e sociali conseguenti.

Attualmente, i costi delle attività minerarie necessarie per il nostro modello di sviluppo e per il mantenimento del nostro stile di vita sono spesso pagati dal terzo mondo e dalle economie emergenti, lontano dalla vista delle nostre coscienze. Paradossalmente la transizione alle energie rinnovabili è basata sullo sfruttamento di risorse non rinnovabili e la dipendenza dalle fonti fossili sarà sostituita con la dipendenza dalle risorse minerarie.

L’estrazione mineraria europea può garantire, almeno in parte, l’approvvigionamento di alcuni minerali e metalli critici limitando la dipendenza dalla Cina e i casi di estrazione non etica e illegale, soprattutto in Africa. Non possiamo continuare a pretendere il nostro benessere sulla pelle degli ultimi del mondo.

La possibile soluzione: la circolarità e l’estrazione sostenibile, in Europa e anche in Italia

Le metodiche di economia circolare, la sostituzione dei materiali critici, la riprogettazione industriale dei prodotti devono essere la base delle nuove strategie di gestione delle materie prime ma, principalmente per vincoli tecnologici, economici, normativi e relativi alla durata in servizio, non saranno certamente sufficienti, nel breve e medio periodo, a garantire un adeguato approvvigionamento di materie prime minerarie al settore industriale.

È quindi necessario rivedere, ripensare e rivalutare la disponibilità di risorse minerarie interne che possono e devono essere coltivate secondo i criteri dell’estrazione sostenibile da giacimenti primari e secondari (rifiuti estrattivi), in tutte le fasi di vita delle miniere, dalla fase esplorativa sino alla chiusura delle attività e il recupero ambientale dei siti di estrazione.

Per i CRMs, con l’esclusione della fluorite e dei feldspati, l’Italia è totalmente dipendente dai mercati esteri, in particolare asiatici. Ha però avuto un passato minerario molto importante anche nell’estrazione di minerali metalliferi, tra cui diversi CRM, nell’arco alpino, nella fascia peritirrenica dalla Liguria alla Calabria e in Sardegna.

Attualmente, tale attività è azzerata e le 75 miniere in attività riguardano esclusivamente l’estrazione di minerali ad uso industriale (in particolare per ceramiche), marne da cemento e salgemma. Le circa 3.000 attività cessate, delle quali circa 1.000 di minerali metalliferi, hanno però, in molti casi, risorse ancora estraibili che devono essere rivalutate.

Nel mondo scientifico esiste un’unanimità nel ritenere che l’abbandono delle miniere di metalli sia stata legata a scelte di convenienza economica nell’acquisto dall’estero più che a scarsità di risorse disponibili. Le vecchie miniere hanno poi depositi di rifiuti estrattivi che potrebbero contenere quantitativi significativi di CRMs e la cui coltivazione oltre a fornire risorse eliminerebbe un problema ambientale.

Appare quindi necessario che l’Italia si doti di una nuova strategia mineraria nazionale, che sia orientata sulla protezione ambientale, sulla circolarità delle risorse, sulla ricerca di materiali sostituivi ma anche sulla valutazione delle potenzialità minerarie nazionali primarie e secondarie, nell’ottica della ripresa della loro coltivazione sostenibile.

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