Terre rare: la domanda e l’offerta nell’economia circolare

La crescente dipendenza della società dagli elementi di terre rare (noti anche come REE) rappresenta una sfida per il raggiungimento di una giusta transizione a basse emissioni di carbonio a livello globale. Mentre le strategie di economia circolare ottengono sempre più attenzione, i loro impatti specifici rimangono non misurati.


Questo articolo, scritto da Peng Wang, Yu-Yao Yang, Oliver Heidrich, Li-Yang Chen, Li-Hua Chen, Tomer Fishman e Wei-Qiang Chen, presenta un modello integrato che considera sia le scorte di terre rare che quelle in uso in dieci paesi diversi, dal 2021 al 2050. Quantifica come le strategie di economia circolare possano rimodellare le catene di approvvigionamento globali degli elementi critici delle terre rare.


Esiste una notevole discrepanza tra l’offerta e la domanda a livello di regioni e di elementi specifici, e la discrepanza per le terre rare pesanti rappresenta un ostacolo fondamentale per il raggiungimento degli obiettivi di net-zero emissions. L’idea è che, mentre le scorte ancora nel terreno diminuiscono tra i fornitori di minerali, l’accumulo di scorte in uso nelle regioni consumatrici può favorire un panorama geopolitico più equilibrato e meno polarizzato per quanto riguarda le terre rare. Le strategie di economia circolare possono portare a un aumento dell’offerta secondaria di 701 kt e a una diminuzione della domanda di 2.306 kt nei prossimi tre decenni. L’attuazione di queste strategie di economia circolare richiederà una cooperazione internazionale nella governance delle terre rare nel quadro di una transizione sostenibile.


Qual è la situazione attuale delle terre rare?

Il cambiamento climatico è una sfida comune a tutto il mondo, che richiede l’impegno di quasi tutte le nazioni per una giusta transizione a basse emissioni di carbonio. Tuttavia, la fornitura di terre rare, in particolare neodimio (Nd), praseodimio (Pr), disprosio (Dy) e terbio (Tb), in quanto materie prime critiche per le tecnologie pulite, è altamente concentrata in pochi Paesi. Ciò ha suscitato preoccupazioni sulla sicurezza dell’approvvigionamento e sugli attriti commerciali, a causa della distribuzione disomogenea delle terre rare.


A differenza dei combustibili fossili, che una volta consumati vengono “bruciati” e persi in modo permanente, le terre rare si accumulano come scorte in uso che possono essere “recuperate” come forniture alternative. Dato che le terre rare si trasferiscono in massa dalle scorte sotterranee (depositi) alle scorte in uso (prodotti), c’è un crescente interesse per l’estrazione delle scorte in uso come forniture secondarie. Le strategie di economia circolare, che sono state proposte per ridurre i problemi di approvvigionamento di vari materiali critici come il cobalto e il litio, possono essere applicate anche al caso delle terre rare. Tuttavia, nonostante la recente attenzione, il potenziale della circolarità delle terre rare nel promuovere una transizione a basse emissioni di carbonio rimane incerto a causa di una limitata analisi quantitativa integrata.


In questo articolo, gli autori hanno presentato un modello dinamico integrato di circolarità delle terre rare e obiettivi climatici (Dynamic Integrated Model of Rare-Earth Circularity and Climate Target, o DIRECCT). Si tratta di un modello per esplorare il legame tra obiettivi climatici, percorsi di transizione energetica e flussi circolari di terre rare in dieci regioni globali. Il modello DIRECCT considera tre scenari di obiettivi climatici ampiamente adottati:


– lo scenario delle politiche dichiarate (stated policies scenario, o STEPS)

– lo scenario di sviluppo sostenibile (sustainable development scenario, o SDS)

– lo scenario emissioni nette zero entro il 2050 (net-zero emissions, o NZE).


In ciascuno scenario di obiettivi climatici, vengono esplorati e discussi i ruoli delle diverse strategie di economia circolare nel rimodellare l’approvvigionamento globale di terre rare per una transizione a basse emissioni di carbonio giusta e sicura.


Terre rare e cambiamento climatico

Le terre rare svolgono un ruolo importante nel raggiungimento dell’obiettivo comune globale di mitigazione dei cambiamenti climatici. L’indagine degli autori conferma che la disponibilità di terre rare diventerà un importante vincolo per le transizioni globali a basse emissioni di carbonio. Soprattutto le terre rare pesanti, che potrebbero limitare la riduzione globale dei gas serra a solo il 13% del suo obiettivo. Pertanto, lo sviluppo di tecnologie senza elementi di terre rare pesanti è una necessità critica e urgente per le industrie correlate, come i veicoli elettrici e l’energia eolica.


Gli organismi internazionali sono sempre più attenti a rafforzare la governance dei minerali critici per una giusta transizione globale. Ciò è particolarmente rilevante per le terre rare, poiché si ritiene che le loro scorte sotterranee siano accompagnate da elevati rischi geopolitici, economici, ambientali e sociali. La ricerca degli autori mostra che il consumo continuo di terre rare può riallocare in modo sostanziale le scorte di elementi di terre rare dalle loro origini a regioni con obiettivi climatici ambiziosi. Ad esempio, Cina, Unione Europea e Stati Uniti accumuleranno insieme il 71% delle scorte mondiali in uso entro il 2050. Grazie alle strategie di economia circolare, i nuovi stock di elementi di terre rare possono cambiare il panorama geopolitico della catena di approvvigionamento delle terre rare, rendendolo più equilibrato e meno polarizzato.


Rispetto alle scorte sotterranee, l’offerta di scorte in uso ha molte caratteristiche eccezionali per una giusta transizione. Ad esempio, una domanda elevata (prezzo) può incentivare l’estrazione di elementi rari in aree più sensibili dal punto di vista ambientale e sociale, accompagnata da attività artigianali. Nonostante la riduzione della domanda (dimezzata dall’economia circolare), la crescente offerta da parte dei detentori di scorte in uso con una struttura più equilibrata può contribuire a stabilizzare i prezzi degli elementi di terre rare. Nel frattempo, la produzione secondaria in generale ha un’impronta ambientale molto più ridotta rispetto all’approvvigionamento primario. In particolare, la qualità dei minerali di terre rare sta inevitabilmente diminuendo con l’esaurimento dei depositi di minerali di alta qualità, il che evidenzia ulteriormente i vantaggi menzionati delle scorte in uso.


Terre rare ed economia circolare

Tuttavia, senza l’economia circolare, le scorte in uso di terre rare non potrebbero essere mobilitate in modo efficace. L’economia circolare è già riconosciuta come il “terzo pilastro” della decarbonizzazione profonda. Un’economia circolare può non solo portare a un uso più completo delle terre rare a fine vita, ma anche ridurre la domanda di elementi di terre rare attraverso strategie sia dal lato dell’offerta che della domanda. Ad esempio, l’economia circolare può ridurre sostanzialmente l’estrazione primaria del 60%. In questo modo si può evitare il “problema dell’equilibrio delle terre rare”, riducendo l’eccedenza e il relativo costo di altri elementi di terre rare come il cerio e il lantanio.


Inoltre, l’economia circolare può aiutare alcune grandi regioni come gli Stati Uniti, l’Unione Europea, l’India e il Giappone a ridurre la loro dipendenza dalle forniture straniere di elementi di terre rare rispettivamente del 100%, 93%, 91% e 88% entro il 2050. Pertanto, la cooperazione internazionale sull’economia circolare, come l’iniziativa dell’Unione Europea dell’Alleanza globale sull’economia circolare e l’efficienza delle risorse, è benvenuta.


I benefici dell’economia circolare richiedono la mobilitazione di tecnologie, politiche e infrastrutture per il pieno utilizzo delle fonti secondarie di terre rare. Attualmente esiste una “finestra di opportunità” in cui la domanda e le potenziali tensioni sono ancora relativamente inferiori rispetto alle sfide previste nei prossimi decenni. In particolare, le strategie di economia circolare per gli elementi di terre rare sono associate ad alcune incertezze. Per questo motivo, è necessaria una cooperazione per la definizione di standard tra le industrie a monte e a valle. In particolare, l’industrializzazione delle strategie di economia circolare è guidata anche dalle forze di mercato. In questo contesto, le imprese potrebbero non attribuire sufficiente importanza all’economia circolare nell’attuale finestra di opportunità. Pertanto, è necessario monitorare attentamente lo sviluppo delle strategie di economia circolare e introdurre regolamenti governativi e incentivi economici per incoraggiare l’innovazione tecnologica e gli investimenti aziendali.


Se volete leggere l’intero articolo, potete trovarlo a questo link.

Oliver Heidrich

Oliver Heidrich insegna e fa ricerca in Ingegneria civile e ambientale all'Università di Newcastle. In particolare, studia le strategie di cambiamento climatico urbano per implementare le tecnologie di mitigazione e adattamento e determina l'impatto di queste strategie sulle risorse naturali in tutto il mondo.Dopo aver lavorato nel settore edile ed essersi laureato come ingegnere civile in... Continua a leggere

Oliver Heidrich insegna e fa ricerca in Ingegneria civile e ambientale all'Università di Newcastle. In particolare, studia le strategie di cambiamento climatico urbano per implementare le tecnologie di mitigazione e adattamento e determina l'impatto di queste strategie sulle risorse naturali in tutto il mondo.

Dopo aver lavorato nel settore edile ed essersi laureato come ingegnere civile in Germania, nel 2006 ha conseguito il dottorato di ricerca in Gestione ambientale e psicologia aziendale (Scuola di ingegneria e Scuola di biologia e psicologia) presso l'Università di Newcastle. Dopo aver lavorato per oltre 8 anni come direttore d'azienda, consulente e formatore di dirigenti d'impresa in tutto il mondo, è rientrato all'Università di Newcastle nel 2011 come ricercatore ed è diventato membro del personale accademico nel 2017.