MP Materials e altre aziende occidentali stanno cercando di sviluppare forniture di terre rare lavorate, necessarie per la rivoluzione energetica verde, in un settore dominato dalla Cina.

I 17 minerali di terre rare di colore bianco-argenteo non sono rari nella crosta terrestre. Ma i depositi economicamente redditizi sono più difficili da trovare e la vera rarità sta nel complesso processo di separazione nei materiali necessari per produrre i magneti permanenti utilizzati in una serie di prodotti critici.

La Cina rappresenta circa il 60% della produzione mineraria globale di terre rare, ma la sua quota sale all'85%-90% delle terre rare lavorate e della produzione di magneti.

Secondo Goldman Sachs, ci sono solo cinque raffinerie di terre rare non cinesi in funzione, in costruzione o in fase di riattivazione.

Di seguito sono riportate le complesse fasi che le terre rare devono affrontare per finire nei magneti utilizzati nei veicoli elettrici e nelle turbine eoliche, le due aree principali che guideranno la domanda nei prossimi anni.

MINIERA

I minerali vengono prima estratti da una miniera a cielo aperto o sotterranea, frantumati e trasferiti in un impianto, di solito vicino al sito della miniera.

Il minerale contiene una piccola percentuale di terre rare, ma altri minerali vengono rimossi attraverso la flottazione, il trattamento magnetico o elettrostatico per produrre un concentrato misto di terre rare che spesso contiene dal 60% al 70% di terre rare.

Altre operazioni producono un concentrato di terre rare come sottoprodotto dei rifiuti minerari o da altri metalli, come le sabbie minerali o il minerale di ferro.

RADIOATTIVITÀ

Alcuni tipi di minerale, come la monazite, devono subire un'altra fase per rimuovere il torio o l'uranio radioattivo dal minerale, spesso utilizzando un acido.

SEPARAZIONE

Una delle fasi più difficili è la separazione delle singole terre rare l'una dall'altra. La tecnologia è stata sviluppata per la prima volta dopo la Seconda Guerra Mondiale nei laboratori di ricerca del Governo degli Stati Uniti.

La separazione può essere realizzata con la tecnologia a scambio ionico. Può anche essere effettuata utilizzando solventi come l'ammoniaca, gli acidi cloridrici e i solfati, anche se alcune di queste sostanze chimiche producono rifiuti tossici che possono causare il cancro.

Le cosiddette terre rare leggere e pesanti devono passare attraverso circuiti di separazione diversi, dove vengono estratte le singole terre rare.

Si stanno sviluppando nuove tecnologie più ecologiche, ma non sono ancora molto diffuse.

METALLI/ALLOI

Gli ossidi o i carbonati di terre rare separati vengono poi raffinati in metalli di terre rare.

I magneti permanenti più utilizzati combinano le terre rare neodimio e praseodimio con ferro e boro, che vengono messi in un forno a induzione sotto vuoto per formare una lega. Spesso vengono aggiunte piccole quantità di terre rare, disprosio e terbio, per creare una maggiore resistenza al calore nel magnete.

MAGNETI

I lingotti di lega vengono scomposti e macinati a getto in un'atmosfera di azoto e argon fino a ottenere una polvere di dimensioni micron, che viene sottoposta a un processo ad alta temperatura e pressione chiamato "sinterizzazione" prima di essere pressata nei magneti. (Segnalazione di Eric Onstad; Redazione di Susan Heavey)