Il mondo ha davvero bisogno delle terre rare cinesi? Non necessariamente

C’è una speranza per sfuggire alla morsa della Cina sulle terre rare. Questo è il messaggio di alcune aziende che lavorano lontano dai riflettori alla ricerca di modi per utilizzare una minore quantità di questi minerali chiave, dominati da Pechino.
In gioco ci sono sia la supremazia militare — le terre rare sono utilizzate nei motori dei caccia e nelle armi — sia il controllo delle catene di approvvigionamento civili, attualmente dipendenti dai minerali cinesi. Ecco tre aziende che vedono una strada alternativa – scrive il WSJ.

La startup

I magneti di Niron Magnetics non utilizzano terre rare. Al contrario, i loro componenti di base sono semplicemente ferro e azoto.
Il potenziale dei magneti al nitruro di ferro è stato scoperto negli anni ’50, ma la tecnologia è rimasta ferma per decenni perché era difficile creare abbastanza materiale magnetico su scala industriale. Uno scienziato dell’Università del Minnesota, Jian-Ping Wang, ha risolto il problema un decennio fa, utilizzando tecniche adattate dalla produzione di semiconduttori per realizzare una pellicola ultrasottile.
La Niron Magnetics, con sede a Minneapolis, è nata nel 2013 grazie a un finanziamento del Dipartimento dell’Energia degli Stati Uniti per commercializzare questa tecnologia. Il governo cercava di finanziare promettenti alternative ai magneti con terre rare dopo che le tensioni tra Cina e Giappone per un gruppo di isole contese avevano spinto Pechino a bloccare le esportazioni di terre rare verso il vicino asiatico — un primo colpo d’avvertimento all’economia globale sul potenziale coercitivo del controllo cinese sulle terre rare.
“Il mondo moderno funziona grazie ai magneti”, afferma Jonathan Rowntree, entrato in azienda come amministratore delegato nel 2023. Un’auto ne contiene circa 75, nei motori, nei sistemi di frenata e persino nei motorini dei tergicristalli. Uno smartphone ne ha circa 18, tra cui nel microfono, nella fotocamera e nei sensori. Rowntree afferma che la domanda di magneti è destinata a salire alle stelle con la rapida diffusione di applicazioni come la robotica e l’hardware che alimenta l’intelligenza artificiale. “Il numero di magneti nel mondo deve triplicare nei prossimi 10 anni. Non ci sono abbastanza terre rare nemmeno per raddoppiarlo. Siamo in crisi. Abbiamo bisogno di una fornitura di magneti affidabile e sicura”, ha dichiarato.
Alcuni scienziati hanno espresso scetticismo sulle prestazioni dei magneti al nitruro di ferro, ma Niron è fiduciosa nella propria tecnologia. L’azienda produce diverse tonnellate di magneti all’anno in un impianto pilota a Minneapolis e ha recentemente avviato la costruzione di un sito molto più grande nella vicina Sartell, dove Rowntree spera di produrre 1.500 tonnellate di magneti all’anno entro il 2028. Le prime vendite commerciali di un prodotto che utilizza i magneti di Niron sono previste per la fine di quest’anno, in altoparlanti di alta gamma prodotti da un produttore europeo, ha precisato Rowntree.

Il fornitore automobilistico

ZF Friedrichshafen, un’azienda tedesca che produce componenti high-tech per auto e camion, ha sviluppato un motore per veicoli elettrici che non utilizza affatto magneti.
Un tipico motore per veicoli elettrici utilizza forti magneti permanenti fatti di terre rare, come il neodimio, per far girare il rotore e far muovere l’auto.
Un approccio alternativo, che esiste in una forma o nell’altra da più di un secolo, consiste nell’utilizzare l’elettricità per creare un elettromagnete che faccia girare il rotore. È così che funzionano le gigantesche turbine delle centrali elettriche.
Diverse case automobilistiche, tra cui BMW e Renault, hanno sviluppato motori per veicoli elettrici che funzionano nello stesso modo, utilizzando spazzole di carbone-grafite che sfregano contro il rotore per alimentarlo di elettricità. Un aspetto negativo è che questi motori tendono ad essere più grandi di un normale motore per veicoli elettrici.
ZF ritiene di aver risolto il problema sviluppandone uno che funziona sullo stesso principio ma elimina le spazzole. Il suo motore I2SM utilizza l’induzione — lo stesso fenomeno che consente di ricaricare modalità wireless un cellulare — per fornire elettricità al rotore. Il risultato è un motore più piccolo e leggero, senza la dipendenza dai magneti alle terre rare provenienti dalla Cina.
“Si tratta di un’enorme riduzione del rischio nella catena di fornitura”, afferma Otmar Scharrer, vicepresidente senior per la ricerca e sviluppo della divisione E-Mobility di ZF. L’azienda si dice pronta a produrre il motore in serie per i nuovi veicoli; gli analisti ritengono che l’I2SM potrebbe trovarsi sotto il cofano di un veicolo elettrico nel giro di pochi anni.

Il produttore di acciaio

I magneti che sfruttano le proprietà di terre rare come il neodimio possono surriscaldarsi, perdendo il loro magnetismo in contesti ad alta tecnologia e ad alta temperatura, come i motori dei veicoli. La soluzione è aggiungere una dose di terre rare “pesanti”, che hanno nomi come disprosio e terbio e che consentono al magnete di continuare a funzionare quando si scalda.
La morsa della Cina sulle terre rare globali è particolarmente forte per gli elementi più pesanti, che vengono estratti in Cina e in pochi altri luoghi. La Cina domina anche la raffinazione e la lavorazione delle terre rare.
L’industria giapponese ha ricevuto una prima lezione sul potere coercitivo della Cina nel 2010, quando Pechino ha bloccato l’accesso del Giappone alle terre rare cinesi. Oggi, la Cina sta stringendo ancora una volta le forniture di terre rare al Giappone a causa delle dichiarazioni del primo ministro giapponese Sanae Takaichi riguardo a Taiwan.

In seguito a quel campanello d’allarme del 2010, gli ingegneri della giapponese Daido Steel si sono chiesti se ci fosse un modo per produrre magneti che utilizzassero solo terre rare “leggere”, che sono più abbondanti e vengono estratte in luoghi come l’Australia. L’azienda produce magneti al neodimio colando una lega liquida su un disco rotante e raffreddato, per poi temprarla e polverizzarla rapidamente per congelare la delicata struttura cristallina a livello microscopico prima che possa crescere.
Il risultato, secondo l’azienda, è un magnete con prestazioni paragonabili a quelle di un magnete permanente standard, ma totalmente privo di terre rare pesanti. Le applicazioni spaziano dalla produzione di semiconduttori agli scanner per la risonanza magnetica, fino al servosterzo e ai alzacristalli elettrici delle automobili. La casa automobilistica giapponese Honda sta già utilizzando questo magnete privo di terre rare pesanti in alcuni motori per veicoli ibridi.