Quanto sono rari in realtà gli elementi delle terre rare?

Gli elementi delle terre rare, un gruppo di 17 metalli, sono relativamente abbondanti nella crosta terrestre, ma la loro estrazione è estremamente difficile.

Neodimio, uno degli elementi delle terre rare estremamente difficili da estrarre. Foto: RHJ/Getty — Neodimio, uno degli elementi delle terre rare estremamente difficili da estrarre. Foto: *RHJ/Getty*

Gli elementi delle terre rare possiedono numerose proprietà utili, il che li rende molto ricercati nei settori dell'energia e della tecnologia. Questo gruppo comprende 17 metalli, di cui 15 situati all'estremità della tavola periodica, insieme all'ittrio e allo scandio.

Gli elementi più preziosi tra questi sono il neodimio, il praseodimio, il terbio e il disprosio, che agiscono come magneti miniaturizzati ultrapotenti, componenti cruciali di dispositivi elettronici come smartphone, batterie per veicoli elettrici e turbine eoliche. Tuttavia, la limitata disponibilità di elementi delle terre rare rappresenta una seria preoccupazione per aziende e governi nella produzione di queste moderne necessità.

In realtà, gli elementi delle terre rare non sono poi così rari. Secondo una ricerca dell'US Geological Survey (USGS) sull'abbondanza cristallina dei diversi elementi (la disponibilità media nella crosta terrestre), la maggior parte degli elementi delle terre rare è presente in quantità pressoché identiche a quelle dei metalli comuni come il rame e lo zinco. "Non sono certo rari come metalli come l'argento, l'oro o il platino", ha affermato Aaron Noble, professore alla Virginia Polytechnic University.

Tuttavia, estrarli da fonti naturali è estremamente difficile. "Il problema è che non sono concentrati in un unico luogo. Ci sono circa 300 milligrammi di elementi delle terre rare in ogni chilogrammo di scisto negli Stati Uniti", ha affermato Paul Ziemkiewicz, direttore del West Virginia Water Research Institute.

In genere, i metalli si concentrano nella crosta terrestre a causa di vari processi geologici, come colate laviche, attività idrotermale e formazione di montagne. Tuttavia, le particolari proprietà chimiche degli elementi delle terre rare fanno sì che di solito non si concentrino insieme in queste specifiche condizioni. Tracce di terre rare sono disperse in tutto il pianeta, il che rende la loro estrazione meno efficiente.

Occasionalmente, gli ambienti sotterranei acidi possono aumentare leggermente i livelli di elementi delle terre rare in determinate località. Tuttavia, individuare queste località è solo la prima sfida.

In natura, i metalli esistono sotto forma di miscele chiamate minerali, contenenti molecole metalliche legate ad altri non metalli (antiioni) tramite forti legami ionici. Per ottenere metallo puro, questi legami devono essere rotti e il non metallo rimosso. La difficoltà di questo compito dipende dal metallo e dal non metallo a cui è legato.

"Il minerale di rame si presenta tipicamente sotto forma di solfuri (composti chimici contenenti zolfo e altri elementi). Si riscalda il minerale finché i solfuri non fuoriescono sotto forma di gas e il rame puro si deposita sul fondo del reattore. Si tratta di un processo di estrazione piuttosto semplice. Altri minerali, come gli ossidi di ferro, richiedono l'aggiunta di additivi per liberare il metallo. Ma la separazione degli elementi delle terre rare è molto più complessa", spiega Ziemkiewicz.

I metalli delle terre rare hanno tre cariche positive e formano legami ionici estremamente forti con gli anioni fosfato, ognuno dei quali ha tre cariche negative. Pertanto, il processo di estrazione deve superare il legame estremamente forte tra il metallo positivo e il fosfato negativo.

"I minerali delle terre rare sono minerali chimicamente molto stabili, e per scomporli è necessaria una grande quantità di energia e di agenti chimici. In genere, questo processo richiede livelli di pH estremamente bassi, condizioni estreme e temperature estremamente elevate, perché i legami all'interno del minerale sono incredibilmente forti", ha affermato Noble.

La difficoltà nell'estrarre elementi puri ha valso loro il nome di "terre rare". Alcuni esperti stanno studiando nuovi metodi per riciclare ed estrarre questi metalli preziosi dai rifiuti industriali e dai vecchi apparecchi elettronici, al fine di alleviare la pressione sulle attuali riserve. Stanno anche cercando di ricreare le proprietà magnetiche ed elettroniche uniche delle terre rare in nuovi composti, nella speranza che questi diventino alternative più accessibili. Tuttavia, al momento non esistono alternative efficaci alle terre rare, nonostante la crescente domanda.

Thu Thao (secondo Live Science )

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