Senza un intervento degli stati e/o delle organizzazioni internazionali specializzate nei finanziamenti degli investimenti è logico prevedere seri problemi di disequilibro fra domanda ed offerta di alcuni metalli fondamentali per la transizione energetica, che potrebbe essere in parte compensato solo da un rialzo sensibile dei prezzi
di Alessandro Giraudo*
Il passaggio da un’economia fortemente basata sul consumo di energia fossile ad un’economia che minimizza la produzione di CO2 dovrebbe svolgersi nei prossimi 25-30 anni. Il lato « oscuro » della transizione energetica è facile da definire : per ridurre sensibilmente il consumo di materie energetiche fossili sarà necessario disporre di molto più litio, rame, cobalto, grafite, nickel, alluminio, silicio, zinco, platino, terre rare…La ristrutturazione della domanda/offerta di energia comporta un fabbisogno molto importante di investimenti per garantire l’offerta di questi minerali, ma ci sono molti dubbi sui flussi degli investimenti che sono deboli in questo momento: per esempio oggi non c’è nessun progetto in corso per aprire una nuova miniera di rame nel mondo!
Le energie rinnovabili intermittenti sono «quasi» gratuite, ma bisogna disporre di materiali per produrle, di capacità di traporto e di stoccaggio. Per ottenere la neutralità carbone entro il 2050, l’U.E. avrà bisogno entro questa data di 35 volte di più di litio rispetto alla domanda di oggi (800 mila tonnellate/anno) e di almeno 26 volte di più di terre rare (3000 tonnellate fra neodimio, disprosio, praseodimio, ecc.). Avrà bisogno di più di due volte di nickel e tre volte di più di cobalto; dovrà disporre di un’offerta del 33% superiore a quella attuale di alluminio (4.5 milioni di tonn. annuali), del 35% di rame, del 45% di silicio e 10-15% di più di zinco.
Questi materiali sono indispensabili per le batterie elettriche, per i rotori delle eoliche, i pannelli solari (che contengono anche dell’arsenico!) e la grande rete elettrica. Per esempio, in una batteria litio-ione di 400 kg destinata ad una auto elettrica di medie dimensioni ci sono: 15 kg di litio, 30 kg di cobalto, 60 kg di nickel, 90 kg di grafite e 40 kg di rame. Ma bisogna segnalare che per ottenere 15 kg di litio è necessario trattare trenta tonnellate di acqua salmastra che contiene il metallo; per 30 kg di cobalto bisogna estrarre 30 tonnellate di minerale; per i 60 kg di nickel almeno cinque tonnellate di minerale; per i 40 kg di rame fra 6 e 10 tonnellate di minerale (i tenori medi nel mondo sono di 4-5 kg di metallo per tonnellata e stanno scendendo) ed una tonnellata di minerale per ottenere 90 kg di grafite. A questo punto, diventa obbligatorio sottolineare che i tempi del mondo politico sono totalmente differenti da quelli del mondo industriale e minerario. Fra il momento in cui un’impresa mineraria decide un nuovo investimento ed il primo lingotto passano dieci-quindici anni. Per un’impresa specializzata nella raffinazione i tempi sono in media di cinque anni. Inoltre, le nuove miniere sono localizzate in regioni particolarmente difficili da raggiungere mentre altre regioni presentano dei rischi geopolitici estremamente elevati e crescenti, per di più i tenori medi sono in discesa anche se le tecnologie applicate hanno beneficiato di incredibili progressi. Infine, l’accettazione delle nuove miniere da parte della popolazione locale è sempre più complessa e difficile da ottenere, senza dimenticare i rischi derivanti dal cambiamento, probabilmente strutturale, del clima con un impatto sensibile sulle imprese minerarie, industriali, commerciali, sul funzionamento delle amministrazioni pubbliche e sulla vita dei cittadini.
Qui di seguito una rapida analisi della decina di metalli essenziali per realizzare il passaggio dall’energia “nera” a quella “verde”.
Il metallo rosso
Il rame è essenziale per produrre i fili elettrici, i cavi, connettere la batteria con il motore, ecc., sapendo che una vettura elettrica contiene in media più di tre volte la quantità di metallo di un’auto termica. Ed i parchi eolici hanno bisogno di un volume di rame che è cinque volte superiore a quello delle centrali termiche (carbone, petrolio, gas) e atomiche. Un recente rapporto delle società MacKenzie stima che, per rispettare gli obiettivi della transizione energetica, l’industria mineraria del rame deve cambiare totalmente di dimensioni. Nel corso dei prossimi dieci anni il fabbisogno di investimenti nel settore è stimato a 23 miliardi di dollari per anno, sapendo che questo ammontare comporta un incremento del 64% del volume degli investimenti realizzati durante gli ultimi trenta anni. E sarà anche necessario incrementare il riciclo della filiera del rame.
L’aumento del consumo del rame è causato soprattutto dalla domanda del settore dell’auto che rappresenta il 55%; il fabbisogno del settore eolico, in particolare quello dei parchi localizzati in mare, dovrebbe essere moltiplicato per sette (un milione di tonnellate supplementari per anno). Anche il solare viaggia sulla stessa traiettoria con 1.1 milioni supplementari per anno nei prossimi venti anni.
Il nickel: il “metallo del diavolo”
Il metallo era così chiamato dai minatori tedeschi del Rinascimento che non riuscivano a separarlo dal rame e lo consideravano un’opera del diavolo che complicava il loro lavoro. È largamente utilizzato dall’industria siderurgica per produrre degli acciai inossidabili. Inoltre, il solfato di nickel è necessario per fabbricare le batterie elettriche che attualmente rappresentano solamente il 3% della domanda mondiale; ma questa domanda è destinata a salire del 20% entro il 2030 con una richiesta per le batterie in aumento del 12%, secondo uno studio della banca svizzera UBS. Attualmente l’estrazione è concentrata soprattutto in Indonesia (primo produttore mondiale), nelle Filippine, in Russia, in Australia e Nuova Caledonia. Il flusso degli investimenti è assolutamente insufficiente per garantire l’offerta nel futuro.
Il platino ed il palladio
I due platinoidi sono già largamente utilizzati nell’industria dell’auto per la produzione delle marmitte catalitiche e sono essenziali per l’industria della petrochimica. Per esempio, durante la 2° Guerra mondiale, i Nazisti mancavano di platinoidi perché i principali produttori erano dei nemici (Canada, USA, Africa del Sud, Australia e Russia) e mandavano gli U-Boote a barattare i platinoidi contro i lingotti d’oro nell‘estuario del rio della Plata; i sottomarini partivano dal porto francese (occupato) di Saint-Nazaire, incontravano al largo di Buenos Aires dei pescherecci con falsi pescatori che scambiavano i lingotti di platinoidi estratti nelle Ande (come sottoprodotto delle miniere d’argento) contro i lingotti di metallo giallo con un tasso di cambio di 5-10 lingotti d’oro per un lingotto di platinoidi. Il platino è un metallo indispensabile per le pile a combustibile che funzionano ad idrogeno. L’Africa del Sud primo-secondo produttore sta subendo una crisi importante della società elettrica-energetica pubblica Eskon che potrebbe avere gravi conseguenze per l’offerta durante i prossimi anni. Inoltre, le sanzioni contro la Russia stanno penalizzando l’offerta: il paese è il secondo produttore mondiale di platinoidi, estratti nel grande Nord della Siberia occidentale.
Il litio: da medicina per curare i disturbi bipolari a metallo industriale strategico
Il litio è un metallo molto leggero, molto reattivo in contatto con l’aria. Quindi deve essere estratto nelle grandi profondità della crosta terrestre o nelle soluzioni acquose che lo contengono. Il consumo mondiale dal 2010 al 2022 è salito del 283% con una esplosione dei prezzi da 4450 $/t del 2012 a più di 80 mila dollari del 2022, per poi scendere nella forchetta 50-60 mila dollari attuali. Secondo vari rapporti internazionali, la domanda dovrebbe essere moltiplicata per venti/trenta entro il 2040. I grandi gruppi produttori del metallo (l’americano Albemarle, il cileno SQM ed il cinese Ganfeng) hanno annunciato importanti investimenti, ma probabilmente il flusso è insufficiente per soddisfare la crescita della domanda.
La grafite dalla matita all’industria nucleare ed alla rivoluzione energetica
Molte matite avevano un rivestimento di colore giallo proprio per indicare l’origine della grafite: la Cina che, ancora oggi, produce quasi l’80% dell’offerta mondiale. La grafite è impiegata nella fabbricazione degli anodi delle batterie. Secondo le stime della società di consulenza inglese Benchmark Minerals, già nel 2023 esiste un deficit fra domanda ed offerta della grafite naturale e, probabilmente, nel 2026 dovrebbe apparire un deficit per la grafite artificiale, che è ottenuta lavorando ad alte temperature del petrolio e dei carboni speciali. Nel 2020 il 70% della grafite era destinato alla metallurgia, alla produzione di lubrificanti, alla fabbricazione di componenti dell’industria elettrica ed in certe pile atomiche. Nel corso del 2022 la domanda per produrre delle batterie è salita del 45%, con un incremento dell’offerta del 14%, solamente. Entro il 2030, la domanda per nuove applicazioni dovrebbe salire a più di 3 milioni di tonnellate/anno, cioè essere moltiplicata per quattro rispetto a quella attuale. Entro il 2030, gli impieghi tradizionali della grafite dovrebbero scendere dal 70% a solo il 20%: la domanda tradizionale è stabile, quella per i nuovi impieghi invece esplode.
Il cobalto dal blu dei vetri alla vitamina B12 alle batterie
L’estrazione di questo strano metallo magnetizzabile, che per quasi la totalità della produzione mondiale è un sottoprodotto delle miniere di rame e di nickel, è largamente concentrata nella Repubblica democratica del Congo (73% dell’offerta mondiale), in Indonesia, Australia e Filippine. È conosciuto dall’antichità e figurava già nei vetri blu dei popoli del Mediterraneo, aveva partecipato alla fortuna dell’industria vetraria di Venezia ed è largamente impiegato nella farmacopea perché favorisce la presenza della vitamina B12 nel sangue. Nel 2021 la domanda di cobalto dell’industria dei telefoni portatili è stata superata da quella dell’industria delle batterie che ormai rappresenta 1/3 della domanda mondiale. Questa dovrebbe essere moltiplicata fra sei e ventun volte entro il 2040; c’è una grande incertezza perché gli industriali stanno cercando di rimpiazzare nelle batterie il cobalto con il nickel, altro metallo che può essere magnetizzato. Il mondo industriale teme la forte dipendenza dalla estrazione del cobalto nella RDC.
Il manganese: dalle sbarre delle prigioni e l’industria degli acciai all’auto
Il metallo, il cui nome deriva dal termine latino per indicare una calamita, è largamene utilizzato dall’industria degli acciai speciali (come quelli delle sbarre delle prigioni), in quella dei vetri, delle vernici ed il 15% di una lattina di una bevanda gassata è realizzato con l’impiego del manganese, il resto è alluminio con una ricopertura di plastica delle pareti interne della lattina.
Secondo le varie stime, la domanda di questo metallo per produrre delle batterie dovrebbe essere moltiplicata per cinque nel corso dei prossimi dieci anni. È un metallo abbondante, ma la produzione è concentrata in pochi paesi: l’Africa del Sud, il Gabon e l’Australia rappresentano il 71% della produzione mondiale, mentre la Cina copre il 95% della capacità di raffinazione mondiale! Attualmente, esistono vari progetti per aprire nuove miniere in Australia, Africa del Sud, Indonesia, Botswana, Messico e Canada. Ma, ancora una volta, la domanda è molto forte e probabilmente l’offerta non sarà capace di coprirla interamente.
Lo zinco dall’ottone dei Romani ai parchi eolici
Il metallo era conosciuto dai Cinesi e degli indiani e i fabbri romani lo usavano con il rame per produrre l’ottone. È largamente impiegato per proteggere l‘acciaio dai danni arrecati dall’atmosfera e dall’acqua ed ora è anche utilizzato nella produzione dei pannelli fotovoltaici e nei parchi eolici. Un palo eolico da cento MWh ha bisogno di duecentoquaranta tonnellate di zinco ed un palo eolico marino, capace di produrre dieci MWh, utilizza 4 tonnellate di zinco. La produzione dello zinco richiede una grande quantità di energia e quindi spesso le imprese specializzate nella raffinazione sono localizzate nei paesi che dispongono di un’energia abbondate ed a prezzi competitivi. Nel caso dello zinco si stima che la domanda possa salire entro il 2040 fra 1.6 e 2.6 volte rispetto alla domanda attuale.
Le fibre di carbonio impiegate in numerosi prodotti
Gli oggetti in fibra di carbonio sono noti per la loro eccezionale resistenza e leggerezza. Le fibre sono formate da migliaia di filamenti microscopici che formano il grafene; questo non si ossida, resiste a vari agenti chimici, ad alte temperature (oltre i mille gradi) e non reagisce agli ambienti salini. Il grafene è quindi ideale per le eliche dei pali eolici in mare che sono fabbricate con polimeri sintetici o derivanti dal petrolio e con fibre di vetro. Tradizionalmente le fibre sono utilizzate per produrre le protesi destinate al corpo umano, per le carrozzerie delle auto e vari strumenti sportivi (biciclette, racchette da tennis, ecc.). Inoltre, le fibre di carbonio sono sempre di più utilizzate nelle strutture di trasporto dell’energia elettrica a media ed alta tensione e dovrebbero rimpiazzare la fibra di vetro delle eliche dei pali eolici (riduzione dei costi di fabbricazione e leggerezza).
Le terre rare e certi metalli strategici
Questo insieme di metalli ha delle caratteristiche eccezionali per la rivoluzione energetica in corso. Infatti, fra le loro proprietà ci sono quelle magnetiche, elettriche-elettroniche, ottiche e catalitiche. Oltre ad essere utilizzati nella produzione di telefoni e dell’informatica personale, delle imprese e del mondo militare, sono essenziali soprattutto nel settore dei magneti permanenti, composti principalmente dal neodimio, praseodimio, disprosio e terbio. Permettono, quindi, la miniaturizzazione (elettronica e robotica) e l’alleggerimento del peso dei generatori contenuti nei pali eolici terrestri e marini e dei motori dell’auto elettrica. Per esempio, un palo eolico marino necessita di 239 kg di terre rare per MWh di capacità di produzione. Entro il 2040, la domanda di terre rare dovrebbe aumentare fra tre e sette volte rispetto a quella del 2020. Ancora una volta, esiste un problema geografico di approvvigionamento; per esempio, la Cina rappresenta il 63% della produzione di terre rare e raffina l’85% su base mondiale. Nel mese di luglio la Cina ha deciso di ridurre il volume esportato di germanio e di gallio (metalli considerati strategici) con un impatto importante sui mercati dei due metalli.
Sfide e dubbi
Da questo breve elenco dei metalli essenziali per la transizione energetica è possibile concludere che la sfida tecnologica è epocale. Ma sorgono numerosi dubbi sulla capacità dell’industria mineraria di soddisfare la domanda crescente per delle ragioni economiche e razionali. Senza un intervento degli stati e/o delle organizzazioni internazionali specializzate nei finanziamenti degli investimenti è logico prevedere seri problemi di disequilibro fra domanda ed offerta che potrebbe essere in parte compensato solo da un rialzo sensibile dei prezzi…
*Alessandro Giraudo, insegna Finanza Internazionale e Geopolitica delle materie prime in due Grandes Ecoles di Parigi e al Politecnico di Torino; è l’autore di “Storie straordinarie delle materie prime” (vol 1-2 ) e di “Quando il ferro costava più dell’oro” (tutti pubblicati da ADD editore).
