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L'industria delle terre rare negli Stati Uniti può riprendersi?
Gli elementi delle terre rare erano oscuri fino all'anno scorso, quando la Cina, il loro produttore principale, ha inasprito le quote di esportazione sui materiali. Gli elementi delle terre rare sono utilizzati in una moltitudine di tecnologie, inclusi magneti per turbine eoliche, batterie per auto ibride, lampadine fluorescenti e dischi rigidi.
In salita: L'impianto di separazione presso la miniera di Molycorp Mountain Pass in California. La compagnia mineraria potrebbe spendere 400 milioni di dollari per espandere la produzione.
La Cina non è l'unico paese con riserve significative di questi preziosi materiali; infatti, gli Stati Uniti sono stati il loro principale produttore fino agli anni '90, quando i cinesi hanno iniziato a ridurre i costi rispetto agli americani. Ora le aziende negli Stati Uniti e in Australia stanno aumentando la produzione in due siti ricchi di terre rare, ma il processo richiederà anni. Passare dalle rocce ai metalli puri e alle leghe necessari per la produzione richiede diversi passaggi che le aziende statunitensi non hanno più l'infrastruttura o la proprietà intellettuale per eseguire.
Contrariamente al loro nome, i metalli delle terre rare sono abbondanti nella crosta terrestre e riserve significative sono concentrate negli Stati Uniti, in Australia, in Brasile e in altri paesi. Secondo l'U.S. Geological Survey, ci sono 13 milioni di tonnellate di terre rare estraibili negli Stati Uniti, 5,4 milioni in Australia e 19 milioni in Russia e nei paesi limitrofi. Nel 2009, la Cina aveva 36 milioni.
Negli anni '70 e '80, la miniera di Mountain Pass in California produceva oltre il 70% della fornitura mondiale. Tuttavia, nel 2009, non ne è stato prodotto nessuno negli Stati Uniti e sarà difficile, costoso e dispendioso in termini di tempo riavviarlo. Quando si interrompe l'attività mineraria in questo paese, poiché gli investimenti diminuiscono, viene esportata anche l'esperienza sulle tecnologie all'avanguardia, afferma Carol Raulston, portavoce del Associazione nazionale mineraria . Ricercatore di terre rare Karl Gschneidner dell'Ames National Laboratory in Iowa vede anche una mancanza di quella che chiama l'infrastruttura intellettuale per lo sviluppo della tecnologia delle terre rare negli Stati Uniti.
Le due miniere che aumenteranno presto la produzione sono Mountain Pass, sviluppato da Molycorp , e la miniera di Mount Weld, che è stata sviluppata da Lynas , fuori Perth, Australia. Mountain Pass ha il vantaggio di essere già stato stabilito. Ma l'azienda non può utilizzare i processi utilizzati nel periodo di massimo splendore della miniera: sono insostenibili sia dal punto di vista economico che ambientale.
Diversi fattori rendono complicata la purificazione delle terre rare. Innanzitutto, i 17 elementi tendono a trovarsi tutti insieme negli stessi depositi minerali e, poiché hanno proprietà simili, è difficile separarli l'uno dall'altro. Tendono anche a trovarsi in depositi con elementi radioattivi, in particolare torio e uranio. Questi elementi possono diventare una minaccia se gli sterili, il prodotto di scarto fangoso del primo passaggio nella separazione delle terre rare dalle rocce in cui si trovano, non vengono trattati adeguatamente.
Mountain Pass è andato in declino negli anni '90, quando i produttori cinesi hanno iniziato a ridurre il prezzo della miniera mentre aveva problemi di sicurezza con gli sterili. Quando la miniera di Mountain Pass funzionava a pieno regime, produceva 850 galloni di acqua salata di scarto contenente questi elementi radioattivi ogni ora, ogni giorno dell'anno. Gli sterili sono stati trasportati lungo un oleodotto di 11 miglia agli stagni di evaporazione. Nel 1998, Mountain Pass, che allora era di proprietà di una consociata della compagnia petrolifera Unocal, ha avuto un problema con perdite di coda quando l'oleodotto è scoppiato; quattro anni dopo, il permesso della società per lo stoccaggio degli sterili è decaduto.
Nel frattempo, per tutti gli anni '90, le miniere cinesi hanno sfruttato il loro punto d'appoggio nel mercato delle terre rare. I cinesi iniziarono a dissotterrare gli elementi come sottoprodotto di una miniera di ferro chiamata Bayan Obo nella parte settentrionale del paese; ottenere entrambi i prodotti dallo stesso sito ha contribuito a mantenere i prezzi bassi inizialmente. E il paese ha investito in ricerca e sviluppo sulla lavorazione degli elementi delle terre rare, aprendo infine diverse miniere più piccole e incoraggiando i produttori che utilizzano questi metalli a creare strutture nel paese.
Nel frattempo, la domanda mondiale di elementi delle terre rare è in crescita. Quest'anno la domanda è stata di 125.000 tonnellate; entro il 2015, si prevede che raggiungerà le 225.000 tonnellate e il portavoce di Molycorp Jim Sims osserva che questa proiezione non include l'industria delle turbine eoliche, che dovrebbe essere un mercato importante. Le turbine eoliche all'avanguardia come quelle che verranno installate nel più grande parco eolico del mondo, un impianto da 845 megawatt in Oregon, utilizzano magneti in terre rare ad alta efficienza. Possono essere un decimo delle dimensioni e del peso di magneti comparabili ma ugualmente forti. Ciascuno di questi magneti richiede una tonnellata di terre rare, afferma Sims.
Molycorp ha rinnovato il permesso di estrazione di Mountain Pass e ha iniziato la propria ricerca e sviluppo nel 2004. Quest'anno, utilizzando roccia estratta prima della scadenza di un precedente permesso e sviluppando nuove tecnologie di separazione, l'azienda venderà 3.000 tonnellate di terre rare. Entro il 2012, Molycorp prevede di produrre 20.000 tonnellate all'anno e, con i suoi attuali permessi minerari, potrebbe raddoppiare la capacità a 40.000 tonnellate. Sims dice anche che l'azienda produrrà prodotti di terre rare alla metà del costo dei cinesi nel 2012. Secondo l'azienda, questi risparmi saranno resi possibili da diversi cambiamenti, come l'eliminazione della produzione di acqua salata di scarto. Molycorp utilizzerà un sistema a circuito chiuso, riconvertendo i rifiuti negli acidi e nelle basi necessari per la separazione ed eliminando la necessità di acquistare tali prodotti chimici. La società installerà anche un impianto di cogenerazione a gas naturale in loco per ridurre i costi energetici.
Ma Gschneidner di Ames Lab osserva che una delle principali fonti di costo nel processo di separazione non può essere eliminata: il fatto che richieda semplicemente molto tempo. La roccia macinata viene agitata ripetutamente in una miscela di solventi per separare gli elementi in base al peso; a seconda della purezza finale richiesta, questa operazione deve essere eseguita da 10.000 a 100.000 volte. Il risultato viene quindi venduto come concentrato o trattato per produrre ossidi di metalli delle terre rare.
Anche se Molycorp riuscisse a ridurre della metà i costi di separazione, la fase successiva della produzione potrebbe causare un singhiozzo. Gli ossidi e i concentrati delle terre rare hanno un mercato, ad esempio come catalizzatori per l'industria petrolifera, ma non possono essere trasformati in magneti. Per realizzare i magneti, gli ossidi delle terre rare devono prima essere convertiti in metalli puri, un processo che produce sottoprodotti caustici e che oggi viene eseguito esclusivamente in Cina. Sims afferma che Molycorp sta studiando percorsi che rispettano l'ambiente e non sono coperti dalla proprietà intellettuale di proprietà di società straniere. Questi metalli devono poi essere trasformati in leghe adatte ai magneti, un'altra capacità concentrata all'estero, principalmente in Giappone e Germania.
L'obiettivo dell'azienda è controllare ogni passaggio lungo la filiera, attraverso la produzione delle leghe ed eventualmente anche dei magneti. Anche qui gli Stati Uniti mancano di infrastrutture e proprietà intellettuale, quindi Molycorp spera di concedere in licenza o acquistare brevetti sulla produzione di leghe e realizzerà magneti attraverso una joint venture con un'altra società.
Divenendo pubblica a luglio, Molycorp ha raccolto 379 milioni di dollari dei 511 milioni di dollari che l'azienda ritiene necessari per realizzare i suoi progetti entro il 2012. Casa e il Senato offrirebbe garanzie di prestito per Molycorp e altri investitori nelle miniere di terre rare. E la società ha chiesto garanzie sui prestiti attraverso il Dipartimento dell'Energia degli Stati Uniti, che prenderà una decisione definitiva la prossima estate.