Questi sono gli elementi più ambiti del XXI secolo: scopriamo insieme le 17 “terre rare”. Cosa sono?
I 17 elementi più ambiti del XXI secolo sono chiamati “terre rare”, elementi chimici fondamentali nelle industrie più importanti del mondo contemporaneo, come la medicina e la tecnologia.
Per “terre rare” si intendono una serie di 17 elementi chimici che, sebbene molti di essi non siano “rari” perché scarsi e sono presenti in abbondanza nella crosta terrestre, è raro trovarli in forma pura. La definizione di “terre” è invece un modo arcaico per riferirsi a qualcosa che può essere sciolto in acido, cioè l’antico nome degli ossidi.
Queste sono le 17 “terre rare”
Alcuni degli elementi delle terre rare prendono il nome dagli scienziati che ne scoprirono le proprietà elementari, mentre altri dalla posizione geografica della loro scoperta. Esaminiamo i loro nomi e le loro applicazioni.
Scandio (Sc): dal latino Scandia (Scandinavia); utilizzato per leghe leggere di alluminio, componenti aerospaziali, additivo nelle lampade ad alogenuri metallici e lampade ai vapori di mercurio, traccianti radioattivi.
Ittrio (Y): minerale scoperto nel villaggio di Ytterby, Svezia; Viene utilizzato per produrre laser a granato di ittrio-alluminio, nell'industria televisiva, come superconduttori ad alta temperatura, lampade a basso consumo, LED bianchi, tubi fluorescenti e persino per trattamenti contro le malattie del cancro.
Lantanio (La): il suo nome deriva da lanthaneîn che significa "nascosto"; Utilizzato per vetro ad alto indice di rifrazione e resistente agli alcali, anche nello stoccaggio di idrogeno, elettrodi di batterie, obiettivi di fotocamere, catalizzatori di cracking catalitico fluido per raffinerie di petrolio.
Cerio (Ce): prende il nome dal pianeta nano Cerere; È un ossidante chimico, importante nelle raffinerie di petrolio, viene utilizzato per la lucidatura, anche nei forni autopulenti, delle selci di ferrocerio per accendini, ecc.
Praseodimio (Pr) e Neodimio (Nd): furono scoperti insieme e per questo furono chiamati rispettivamente dal greco prasios didymos=gemello verde e neos didymos=nuovo gemello. Il Pr è utilizzato per laser, materiale di base per lampade ad arco di carbonio, coloranti in vetri e smalti, vetri per saldatura, mentre Nd è utilizzato anche per motori di auto elettriche, magneti per robot, dischi rigidi, turbine eoliche, ecc.
Prometeo (Pm): nome in onore del titano Prometeo; Viene utilizzato nelle batterie nucleari, nelle vernici luminose, ecc.
Samario (Sm): dal nome dell'ingegnere minerario russo Samarsky-Bykhovets; Viene utilizzato per la cattura di neutroni, maser, barre di controllo di reattori nucleari, ecc.
Europio (Eu): nome in onore del continente Europa; Utilizzato per lampade fluorescenti, lampade fosforescenti rosse e blu, laser, lampade ai vapori di mercurio, agenti di rilassamento NMR, ecc.
Gadolinio (Gd): in onore del ricercatore di terre rare Johan Gadolin; Viene utilizzato per occhiali ad alto indice di rifrazione, laser, tubi a raggi X, memorie di computer, cattura di neutroni, agente di contrasto per MRI, ecc.
Terbio (Tb): dal nome del villaggio di Ytterby, Svezia; Viene utilizzato per sistemi sonar navali, stabilizzatori di celle a combustibile, fosfori verdi, laser, lampade fluorescenti, ecc.
Disprosio (Dy): dal greco disprositos=difficile da ottenere; utilizzato per dischi rigidi, laser, ecc.
Olmio (Ho): da Holmia, città natale di uno dei suoi scopritori; utilizzato per l'industria nucleare, spettrofotometri ottici, microonde, ecc.
Erbio (Er): dal nome del villaggio di Ytterby, Svezia; Viene utilizzato per laser a infrarossi, acciaio al vanadio, tecnologia a fibra ottica, ecc.
Tulio (Tm): in onore della mitologica terra Thule; Utilizzato per macchine a raggi X portatili, lampade ad alogenuri metallici, laser, ecc.
Itterbio (Yb): anche questo elemento deve il nome al villaggio Ytterby, in Svezia; utilizzato per la medicina nucleare, il monitoraggio dei terremoti, i laser a infrarossi, gli agenti riducenti chimici, le torce, l'acciaio inossidabile, ecc.
Lutezio (Lu): in onore di Lutezia, la antica Parigi; utilizzato per tomografia, rilevatori di scansione PET, catalizzatore utilizzato nelle raffinerie, lampade a LED, ecc.
Il processo di estrazione è complicato e costoso
Ciò che è veramente laborioso delle “terre rare” è il loro processo di ottenimento e successivo trattamento, che non solo è complesso ma anche costoso. Poiché non sono metalli puri e non si trovano in alte concentrazioni nelle rocce, sono difficili da separare. Sono necessari processi aggressivi come l'estrazione con solventi organici, la separazione magnetica o temperature elevate (~1000 gradi).
Alcuni mezzi per ottenerli sono aggressivi per l'ambiente e sono classificati come molto inefficienti, poiché a volte più della metà delle terre rare presenti nel giacimento vengono perse nel processo di separazione, secondo gli specialisti.
Elementi preziosissimi che causano competizione e conflitti geopolitici
Come abbiamo visto, le terre rare sono utilizzate essenzialmente per la fabbricazione di prodotti ad alta tecnologia e anche per le energie rinnovabili, come le turbine eoliche o le automobili elettriche, l'industria aerospaziale e militare, e vengono utilizzate nel campo della medicina in alcuni trattamenti per i polmoni, cancro alla prostata e alle ossa, in altri settori chiave delle società odierne.
Le "terre rare" sono elementi che hanno proprietà elettrochimiche e magnetiche che le rendono molto preziose. Per questo motivo sono diventati un elemento cruciale nella guerra commerciale, tecnologica e geopolitica che confronta Cina e Stati Uniti, non solo per quanto riguarda la disputa per la leadership nel settore informatico e dei suoi componenti, ma anche per i minerali necessari a produrre di tutto, dai telefoni cellulari e computer alle batterie che danno loro sostentamento ed energia.
La Cina ha le più grandi riserve mondiali di elementi delle terre rare ed è il principale produttore ed esportatore mondiale di questi elementi. Attualmente, circa l’80% delle terre rare utilizzate dagli Stati Uniti vengono importate dalla Cina, e la sua produzione di 15mila tonnellate (2018) rappresenta una cifra esigua rispetto alle 120mila tonnellate prodotte annualmente dalla Cina.
Come si può facilmente immaginare, questo porta alla competizione geopolitica, "essendo elementi così essenziali per la tecnologia, sono molto ambiti", spiega il professor Rodríguez-Blanco. La Russia e l'Australia hanno aumentato significativamente la loro produzione nell'ultimo decennio, l'esperto Rodríguez-Blanco afferma che il processo di estrazione delle terre rare comporta una complessa fase di ricerca.