Le moto non possono fare a meno delle terre rare. Sono materie prime fondamentali per l'elettronica. La loro rarità è un problema, ma ci sono soluzioni.

Otto istituti del Fraunhofer collaborano da cinque anni al progetto "Criticità delle terre rare", con l'obiettivo di utilizzarle con maggiore parsimonia e di trovare materiali sostitutivi. Questo vale in particolare per gli elementi disprosio e neodimio. Questi sono necessari, ad esempio, per i magneti come quelli utilizzati nei motori elettrici. I risultati della ricerca sono ora pronti per il mercato.

Shock dei prezzi in Cina

Il progetto è stato innescato da uno shock dei prezzi: la Cina, dove si estrae circa il 90% delle terre rare per il mercato globale, ha imposto un divieto di esportazione nel 2013, i prezzi sono saliti alle stelle e la vulnerabilità dell'industria tedesca per quanto riguarda la sicurezza dell'approvvigionamento di queste materie prime è diventata evidente.

Dimezzare la domanda

"Il nostro obiettivo era di dimezzare la domanda di terre rare. Lo abbiamo chiaramente superato combinando diversi approcci tecnici", afferma il professor Ralf B. Wehrspohn, direttore dell'Istituto Fraunhofer per la Microstruttura dei Materiali e dei Sistemi (IMWS) di Halle an der Saale e portavoce del progetto principale.

Sistemi di assistenza, mobilità elettrica...

"Un'automobile media oggi contiene decine di motori elettrici che muovono il regolatore dei finestrini, il tergicristallo o la pompa dell'olio. Molti di questi motori funzionano con magneti permanenti contenenti terre rare. In futuro il loro numero aumenterà notevolmente a causa dei sempre nuovi sistemi di assistenza e, non da ultimo, della tendenza all'elettromobilità. Tutto ciò dimostra quanto sia importante utilizzare in modo efficiente queste preziose materie prime".

Cina, Mongolia, Groenlandia, Luna

Tuttavia, il termine "terre rare" è fuorviante: non sono terre, ma metalli, e non sono nemmeno rare. Solo che la loro disponibilità è fortemente limitata a livello regionale e i giacimenti in cui vale la pena estrarli sono, come se non bastasse, situati in aree politicamente insicure o comunque inaccessibili. I giacimenti più grandi si trovano in Cina e nella Mongolia interna, seguiti dalla Groenlandia. Giacimenti significativi si trovano anche in Australia, Canada, Brasile e Malesia - e sulla Luna.

Pianificare il riciclaggio successivo

Gli istituti coinvolti nel progetto hanno innanzitutto analizzato i mercati delle materie prime per le terre rare e, allo stesso tempo, hanno sviluppato concetti su come il successivo riutilizzo o riciclo delle terre rare possa essere preso in considerazione nella progettazione dei motori elettrici. Hanno inoltre analizzato i processi di produzione dei magneti e trovato soluzioni per ridurre la quantità di rifiuti.

Riciclaggio dei rifiuti elettronici

In un altro sottoprogetto è stato sviluppato un processo per riciclare i magneti permanenti dai rifiuti elettronici. I magneti riciclati raggiungono il 96% delle prestazioni dei magneti nuovi. È stato ottimizzato anche il design dei motori elettrici: Se non si surriscaldano troppo durante il funzionamento, è possibile utilizzare magneti con una minore stabilità alla temperatura e quindi una minore percentuale di terre rare.

Materiali alternativi come magneti

Infine, sono stati cercati e trovati materiali che possono fungere da magneti, ma che non contengono terre rare. I ricercatori hanno testato numerose combinazioni di materiali e nuove leghe.

Progressi concreti

"Abbiamo esaminato l'argomento dalla simulazione computerizzata quantistico-fisica dei materiali magnetici alla produzione quasi a rete dei magneti e al recupero dei metalli delle terre rare utilizzati dopo la fase di utilizzo. Grazie all'ampiezza e alla profondità delle competenze, uniche a livello internazionale, abbiamo compiuto progressi molto concreti e individuato ulteriori punti di partenza per un uso più efficiente delle terre rare e per la loro sostituzione. Ora vogliamo portare questi risultati sul mercato con le aziende", annuncia il professor Wehrspohn.

Solo un quinto di quello che è oggi

È giustamente orgoglioso. Grazie alla ricerca sua e dei suoi colleghi, la domanda di terre rare può essere ridotta a un quinto di quella attuale. Testo: ampnet/hrr