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Jul 28, 2023

Soluzioni giuste e sostenibili per l'estrazione e il riciclaggio degli elementi delle terre rare nelle turbine eoliche

The wind is in our sails on the voyage towards a clean energy future. Wind

Abbiamo il vento in poppa nel viaggio verso un futuro di energia pulita. L’energia eolica è attualmente la più grande fonte di energia rinnovabile negli Stati Uniti e il settore è in rapida crescita. Le aziende dell’energia eolica sono fortemente impegnate a garantire il ciclo di vita sostenibile e responsabile delle loro turbine e stanno progredendo verso il raggiungimento di catene di approvvigionamento completamente circolari. Per capire come si presenta questa catena di fornitura, dai un'occhiata a Come sono realizzate le turbine eoliche e, per un approfondimento sulle pale delle turbine eoliche, leggi "Cosa succede alle pale delle turbine eoliche alla fine del loro ciclo di vita?"

Un componente delle turbine eoliche che non ho ancora esplorato sono i piccoli ma potenti elementi delle terre rare. Gli elementi delle terre rare, o REE, sono parti importanti dei magneti permanenti di una turbina eolica, situati al centro delle pale nella scatola elettrica (chiamata gondola). I magneti permanenti vengono utilizzati principalmente per aumentare la produzione di energia e ridurre la manutenzione nelle turbine eoliche offshore più grandi. Il 76% delle turbine eoliche offshore e il 32% di quelle terrestri utilizzano attualmente magneti permanenti di terre rare.

Il tipo più comune di magneti utilizzati nelle applicazioni eoliche sono i magneti al neodimio-ferro-boro (NdFeB). Questi magneti contengono tipicamente quattro elementi delle terre rare: neodimio e praseodimio rafforzano il magnete, mentre disprosio e terbio lo rendono resistente alla smagnetizzazione ad alte temperature. La Banca Mondiale prevede che la domanda di neodimio per le tecnologie energetiche nel 2050 sarà pari al 37% della produzione totale di neodimio del 2018. Si stima che la domanda globale di neodimio per le turbine eoliche aumenterà del 48% entro il 2050. Gli elementi delle terre rare sono fondamentali per il futuro delle energie rinnovabili e sono i principali "metalli critici" utilizzati nelle turbine eoliche. L’approvvigionamento comporta anche preoccupazioni sociali e ambientali della catena di approvvigionamento.

Andiamo più a fondo ed esploriamo le soluzioni per garantire una catena di fornitura circolare degli elementi delle terre rare per i generatori di turbine eoliche.

Complessivamente, gli elementi delle terre rare comprendono 17 elementi della tavola periodica. Notoriamente, il loro nome è un termine improprio. Non sono "rari"; sono abbondanti sulla Terra quanto il rame. Ma raramente si raggruppano per facilitarne l'estrazione e, quando lo fanno, spesso sono altamente concentrati in un unico punto.

Il nostro mondo tecnologico moderno non funzionerebbe senza gli elementi delle terre rare. In quantità essenziali ma minuscole, sono come piccoli supereroi alchemici, che alimentano quasi tutti i dispositivi che alimentano le nostre vite digitali. Prima di approfondire le loro applicazioni di energia rinnovabile, alcuni fatti divertenti:

Gli elementi delle terre rare aiutano a far girare gli ingranaggi dell’industria dell’energia eolica. Tuttavia, l’estrazione di elementi delle terre rare in grandi quantità è impegnativa e il mondo ne ha bisogno di più per soddisfare la crescente domanda. Secondo un rapporto del Centro comune di ricerca del 2020, ipotizzando il raggiungimento del 100% di energia rinnovabile entro il 2050, insieme alla crescente domanda di elementi delle terre rare da altri settori e solo piccoli miglioramenti nella tecnologia, la domanda di terbio nel 2030 potrebbe superare leggermente l’offerta prevista, la domanda di praseodimio potrebbe raggiungere più del 175% dell’offerta e la domanda di neodimio e disprosio può superare il 250% dell’offerta prevista.

L’estrazione di elementi delle terre rare può anche comportare gravi minacce alla salute umana e ambientale. Il fluoro e l’arsenico rinvenuti attraverso l’estrazione di elementi delle terre rare possono causare tassi di natalità più bassi e causare malattie come la fluorosi scheletrica, che causa la deformazione della struttura ossea. A Baotou, nella Mongolia Interna, 1 residente su 7 di Baotou, una città di diversi milioni di abitanti, ha il cancro. Un grande lago di rifiuti di elementi di terre rare si trova a venti minuti dal centro della città.

Nel 2010, la Cina produceva il 95% degli elementi delle terre rare, ma dal 2016 l’estrazione degli elementi delle terre rare è diminuita fino al 60% della produzione mondiale odierna. Il 15% degli elementi delle terre rare viene prodotto negli Stati Uniti e il 9% in Myanmar, dove l’attività mineraria, in particolare quella illegale e non regolamentata, è in aumento dopo il colpo di stato militare del 2021. I gruppi ambientalisti con sede a Kachin stimano che esistano oltre 100 elementi di terre rare miniere elementari nelle township di Pangwa e Chipwe, di proprietà della milizia affiliata all'esercito del Myanmar. I rifiuti radioattivi delle miniere inquinano il suolo e i corsi d’acqua di decine di villaggi vicini. Un attivista di Pangwa ha detto a Radio Free Asia all'inizio di quest'anno: "Questi minatori di solito puliscono il terreno e poi scavano buche. Dopodiché versano nei buchi del liquido trattato chimicamente. Quando hanno finito, non coprono i buchi. il terreno, provocando frane quando arrivano le piogge."