• 31 Gennaio 2023

Le materie prime per l’energia pulita da dove vengono?

energia pulita materiali e estrazione

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Un mondo più green equivale a una maggiore domanda di materie prime per l’energia pulita che rendono possibili queste tecnologie.

Da dove vengono le materie prime per l’energia pulita? L’energia non viene dal nulla. Questo fatto può essere facilmente dimenticato quando si tratta di concetti come “energia”. Mentre la crisi dei cambiamenti climatici peggiora , più politici stanno iniziando a sottolineare l’importanza della transizione verso l’energia pulita .

Più energia pulita significa più pannelli solari, turbine eoliche, veicoli elettrici e batterie di grandi dimensioni. Ma significa anche più richiesta per le materie prime che rendono possibili queste tecnologie.

In alcuni casi (come il silicio per i pannelli solari), è improbabile che una maggiore domanda sia un problema. Il silicio è abbondante e abbiamo già l’infrastruttura per realizzare il materiale, secondo Marco Raugei , un esperto nella sostenibilità delle nuove tecnologie presso la Oxford Brookes University. Ma le nostre supply chain per altre materie prime – come il neodimio per turbine eoliche, litio e cobalto per batterie e rame per fondamentalmente tutto – potrebbero dover cambiare.

I benefici delle energie rinnovabili superano di gran lunga i costi

Anche se la domanda di materie prime di solito significa più estrazione (e con essa, maggiori impatti ambientali), gli esperti concordano sul fatto che i benefici delle energie rinnovabili superano di gran lunga i costi.

“Non esiste un pranzo gratis” afferma Charles Barnhart , professore di studi energetici presso la Western Washington University.

“Ma voglio essere chiaro che quando parliamo di impatti ambientali, non stiamo cercando di decidere tra” mali minori “.

Per Barnhart, decidere tra più attività minerarie per le rinnovabili e continuare a fare affidamento sui combustibili fossili è decidere tra” lati completamente diversi dello spettro “perché il costo di un futuro con i combustibili fossili causerà così tanti danni che non lo possiamo prendere in considerazione.

Anche se il trade-off sarà vantaggioso, vale la pena di riflettere su da dove verranno le materie prime per la prevista rivoluzione delle rinnovabili e su come il mondo cambierà quando la domanda aumenterà.

Neodimio

“Non c’è davvero nulla che possa competere con il neodimio per i magneti”,

afferma Frances Wall , professore di mineralogia applicata presso la Camborne School of Mines dell’Università di Exeter. “E’ di gran lunga il migliore per queste applicazioni” Il neodimio è una cosiddetta terra rara, una delle materie prime per l’energia pulita più importanti; un metallo argenteo con un ruolo molto importante nelle energie rinnovabili. Quando viene combinato con ferro e boro, rende più potenti i magneti che sono importanti sia per i generatori di turbine eoliche che per i motori dei veicoli elettrici.

Nonostante il nome, elementi di terre rare come il neodimio non sono particolarmente rari, spiega Wall. Gli elementi sono relativamente abbondanti.

Alcuni si trovano nella stessa concentrazione nella crosta terrestre come il rame . La sfida è che il neodimio è controllato da un singolo paese. Circa l’85% del neodimio del mondo proviene da alcune miniere in Cina.

Una miniera chiamata Baotou nel nord della Cina ha creato un lago tossico e altri orrori ambientali. Ci sono alcune piccole miniere altrove – come la miniera Rainbow Rare Earths in Burundi e la miniera Mkango in Malawi – ma spesso, anche le miniere al di fuori della Cina tendono a inviare i loro depositi in Cina per i successivi trattamenti. Questo è il caso delle Miniere di terre rare  in California.

Un enorme collo di bottiglia per l’estrazione e la lavorazione del neodimio è il finanziamento. “C’erano un sacco di progetti di esplorazione delle terre rara e ciò che accade è che gradualmente rallentano se non si investe nella fase successiva”, spiega Wall.

Con l’aumento della domanda, Wall prevede che altri fornitori arriveranno sul mercato e ci sarà spazio per l’apertura di altre miniere.

metalli rari
miniere nel mondo

Rame

Come il neodimio, il rame non è scarso, ma ne abbiamo molto bisogno. E’ una delle materie prime per l’energia pulita più diffusi. Fondamentalmente tutto ciò che ha un interruttore on-off include il rame, grazie alla sua incredibile capacità di condurre elettricità, e non abbiamo ancora trovato un’alternativa migliore.

La parte delicata dell’estrazione del rame è la ricerca di aree in cui il metallo è concentrato in quantità sufficienti che sono vicine alla superficie, afferma Mary Poulton , condirettore dell’Istituto Lowell for Mineral Resources presso l’Università dell’Arizona.

Può essere difficile trovare grandi depositi e può richiedere anni ottenere i permessi e iniziare effettivamente la produzione.

“Per la maggior parte, stiamo estraendo da depositi che abbiamo trovato alla fine del 1800”, dice Poulton.

Il primo passo per trovare nuovi depositi è guardare dove il rame è già stato scoperto.  Quindi, i geologi esamineranno le relazioni esistenti fatte da governi e università e collaboreranno con geofisici e geochimici per prevedere la probabilità di depositi.

Una volta che un deposito di rame è stato localizzato, il prossimo passo è farlo uscire dal terreno e la nuova tecnologia sta iniziando a prendere piede in questa vecchia industria.

Estrarre il rame senza scavare un buco

Due aree in Arizona stanno testando un metodo per estrarre il rame senza scavare un buco, usando un metodo chiamato lisciviazione in situ .

Invece di scavare le materie prime e poi di lavorarle, i minatori costruiscono pozzi e poi pompano una soluzione di acido debole nel terreno, e quella soluzione scioglie il rame dai minerali.

Successivamente, questa soluzione viene pompata e processata per ottenere il rame, e i minatori scaricano acqua pulita attraverso il campo del pozzo per eliminare il più possibile l’acido utilizzato. “Stiamo osservando da vicino per vedere come funzionerà” perché potrebbe essere migliore per l’ambiente rispetto alle tradizionali miniere sotterranee, dice Poulton. (Ciò detto, la soluzione acida può comunque danneggiare la terra).

Anche i robot stanno entrando in azione. Già le miniere in aree remote come l’Australia occidentale e il Deserto di Atacama in Sud America usano robot da miniera.

Nuove risorse di rame si troveranno probabilmente a profondità ancora maggiori – come 2000 metri sotto la superficie – il che significa che saranno più calde e le rocce saranno sottoposte a una pressione estrema. Avremo quindi bisogno di più ingegneria per costruire un robot più forte in grado di affrontare le condizioni estreme.

Litio

Se costruisci una massiccia infrastruttura di energia rinnovabile, vorrai che ci sia una certa capacità di archiviazione. Dopo tutto, le persone non vogliono solo elettricità quando soffia il vento o splende il sole.

Una soluzione ambiziosa consiste nell’utilizzare batterie giganti agli ioni di litio , come un tipo testato in questo momento nell’Australia meridionale.

Il litio è fondamentale per praticamente tutte le batterie ricaricabili, e ci sono due modi per ottenerlo, dice Andrew Miller , analista del litio presso Benchmark Mineral Intelligence.

Un metodo che è popolare in Sud America è quello di evaporarlo fuori dalla salamoia sotto un lago. Ad esempio, la più grande fonte al mondo di litio è il lago Salar de Atacama in Cile .

Il litio può anche essere estratto dallo spodumene, una risorsa mineraria che si trova principalmente in Australia.

Altre miniere di spodumene stanno spuntando mentre il mercato delle batterie cresce. Miller prevede che sebbene il Sud America e l’Australia rimarranno la chiave, le miniere inizieranno ad aprirsi in luoghi come il Canada, la Carolina del Nord e il Nevada negli Stati Uniti; il Regno Unito; e la Repubblica Ceca.

Cobalto

Nel frattempo, quando si parla di cobalto – un altro componente chiave delle batterie ricaricabili – “sarà molto difficile per qualsiasi luogo, superare la Repubblica Democratica del Congo”, afferma Caspar Rawles , analista cobalto di Benchmark Mineral Intelligence.

Il cobalto è una delle materie prime più costose in una batteria, ed è anche estratto in condizioni che spesso violano i diritti umani . L’anno scorso, il 70% del cobalto mondiale proveniva dalla Repubblica Democratica del Congo, un paese che è stato oggetto di critiche diffuse per le sue pratiche lavorative, come l’ utilizzo di bambini di sei anni per lavorare nelle miniere di cobalto.

Scienziati e start-up si stanno affrettando a creare una batteria priva di cobalto e Elon Musk ha persino twittato che voleva togliere il cobalto dalle sue batterie , ma per il momento sembra improbabile.

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valerio sanna

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