La geografia nascosta dentro il tuo smartphone

Affacciati sul bordo della miniera a cielo aperto di Bayan Obo, nella Mongolia Interna, e la scala della transizione energetica diventa qualcosa di fisico che puoi osservare con i tuoi occhi. Gradoni terrazzati di roccia grigia scendono a scalini per diverse centinaia di metri fino al giacimento minerario sottostante, e camion grandi come case avanzano lentamente lungo le cenge. Il minerale che esce da questa fossa percorre una novantina di chilometri verso sud fino alle raffinerie di Baotou e da lì, in una forma trasformata e purificata, finisce dentro i magneti di quasi ogni turbina eolica e motore elettrico sulla Terra. Il motorino della vibrazione del tuo telefono, l'altoparlante, la minuscola fotocamera che mette a fuoco quando la punti verso un amico: risali abbastanza indietro e un numero sorprendente di questi componenti conduce qui, a un'unica miniera nel nord della Cina.

Tendiamo a pensare allo smartphone come a un trionfo del design, una lastra sigillata di vetro e software senza alcun legame evidente con la terra. Ma ogni dispositivo è anche una lezione di geografia, un assemblaggio compatto di metalli estratti da un piccolo numero di luoghi molto specifici del pianeta. Quei luoghi non sono stati scelti per comodità. Sono stati scelti perché è lì che si trovano le rocce giuste e perché è lì che esiste la chimica necessaria a lavorarle. Questo articolo segue i materiali che hai in tasca fino al terreno da cui provengono e, così facendo, traccia la mappa di potere contrattuale, acqua e conflitto attraverso cui passa oggi lo spostamento globale lontano dai combustibili fossili.

I diciassette metalli che in realtà non sono rari

La storia comincia con un gruppo di elementi che porta uno dei nomi più fuorvianti di tutta la chimica. Le terre rare sono diciassette metalli raggruppati verso il fondo della tavola periodica, i quindici lantanidi più scandio e ittrio. Il nome risale al diciottesimo secolo, quando questi elementi furono isolati per la prima volta da minerali dall'aspetto insolito, ed è rimasto in uso anche se non è davvero corretto. Le terre rare non sono affatto rare nella crosta terrestre. Il cerio, uno dei lantanidi, è in realtà più abbondante del rame, e diversi suoi vicini sono più comuni dello stagno o del piombo.

Quindi, se sono ovunque, perché ce ne preoccupiamo? La risposta è che tra una roccia nel terreno e un metallo utilizzabile si frappongono due cose autenticamente scarse. La prima è una concentrazione economicamente estraibile, un luogo in cui questi elementi si sono accumulati in modo abbastanza denso da rendere conveniente estrarli. Tendono a essere spalmati in modo sottile nella roccia ordinaria, e la geologia che li raduna è poco comune. La seconda scarsità è la chimica necessaria a separarli l'uno dall'altro. I diciassette elementi sono chimicamente quasi identici, il che rende la loro separazione in flussi puri di singolo elemento uno dei processi industriali più impegnativi della scienza dei materiali moderna. Entrambe queste cose scarse, i giacimenti ricchi e il know-how di separazione, si concentrano in modo schiacciante in un solo paese. È questo il fatto che trasforma una nota a piè di pagina di un manuale di chimica in una questione di geopolitica.

Bayan Obo e il collo di bottiglia cinese

Bayan Obo è la più grande miniera di terre rare del mondo e produce, da sola, tra il quaranta e il cinquanta per cento circa dell'offerta mondiale di terre rare. Sommala alle altre attività estrattive cinesi e la concentrazione diventa impressionante. La Cina estrae all'incirca il settanta per cento delle terre rare del mondo e ne raffina circa l'ottantacinque per cento. È la cifra della raffinazione a contare di più, perché è nella raffinazione che risiede la chimica più difficile, ed è più complicato costruire una nuova raffineria che aprire una nuova miniera.

Il mondo ha avuto una chiara dimostrazione di cosa significhi questa concentrazione nel 2010, durante una disputa sulle quote di esportazione tra Cina e Giappone. La Cina limitò le spedizioni di terre rare, i prezzi schizzarono in alto, e i produttori giapponesi che dipendevano da questi metalli per qualunque cosa, dai motori delle auto ibride all'elettronica di precisione, si resero improvvisamente conto di quanto fossero esposti. L'episodio non durò a lungo, ma rese visibile quel potere contrattuale in un modo che nessun foglio di calcolo avrebbe mai potuto. Un singolo paese che detiene un quasi monopolio su una classe di materiali su cui il resto del mondo era arrivato silenziosamente a fare affidamento è, nel linguaggio delle catene di approvvigionamento, un collo di bottiglia, un punto stretto in cui una piccola interruzione produce grandi effetti a valle.

Cobalto, coltan e la mappa minerale della transizione energetica

Le terre rare sono il pezzo più concentrato del puzzle, ma non sono l'intero quadro. Quattro minerali critici raccontano la maggior parte della storia della transizione energetica: le terre rare per i magneti, più litio, cobalto e rame per le batterie e i cablaggi. Ciascuno è concentrato in un proprio angolo del mondo, e la mappa che formano va dal collo di bottiglia cinese delle terre rare a un'estremità a un tipo di problema molto diverso all'altra.

Quell'altra estremità è la parte orientale della Repubblica Democratica del Congo. La regione detiene la principale fonte mondiale di coltan, il minerale da cui si raffina il tantalio, e il tantalio è ciò che permette di realizzare i condensatori ad alta capacità che si stipano nei circuiti compatti di uno smartphone. A sud-est, la cintura del Katanga produce all'incirca il settanta per cento del cobalto mondiale, il metallo che stabilizza i catodi nella maggior parte delle batterie agli ioni di litio. Entrambe queste catene di approvvigionamento sono intrecciate con il conflitto armato fin dalla Seconda guerra del Congo, che si protrasse dal 1998 al 2003 e coinvolse eserciti provenienti da tutto il continente. Non è successo per caso che i combattimenti avvenissero proprio dove si trovavano i minerali: il controllo delle miniere divenne un modo per finanziare la guerra, ed è così che l'espressione minerali insanguinati è entrata nel vocabolario sia dei produttori di elettronica sia delle organizzazioni per i diritti umani. Il condensatore del tuo telefono sarà anche piccolo, ma la domanda su dove sia stato preso il suo tantalio ha occupato aule di tribunale, audit di fabbrica e diritto internazionale.

Il triangolo del litio e le salamoie dell'Atacama

Spostati sul lato opposto del pianeta e la transizione energetica assume un carattere ancora diverso, questa volta scritto nell'acqua più che nella guerra. Il triangolo del litio, che si estende tra il nord dell'Argentina, il sud-ovest della Bolivia e il nord del Cile, detiene circa la metà delle riserve mondiali di litio. Il litio qui non viene scavato dalla roccia dura ma è disciolto nella salamoia sotto vaste distese di sale, i salares delle alte Ande. Per estrarlo, le aziende pompano la salamoia in enormi vasche poco profonde e lasciano fare il lavoro al sole, facendo evaporare l'acqua nell'arco di molti mesi finché il litio si concentra abbastanza da poter essere lavorato.

Il guaio è che tutto questo avviene in alcuni dei luoghi più aridi della Terra. L'Atacama è tra i deserti più aridi del pianeta, e pompare enormi volumi di salamoia, insieme all'acqua dolce usata nella lavorazione, fa abbassare il livello dell'acqua da cui dipendono gli ecosistemi e le comunità circostanti. Le comunità indigene atacameñe e kolla hanno guidato ricorsi legali sia in Cile sia in Argentina sui diritti all'acqua, sostenendo che la tecnologia verde celebrata nelle città lontane viene pagata, in parte, con le loro acque sotterranee. È un utile correttivo alla storia ordinata dell'energia pulita. Una batteria che non produce emissioni quando alimenta un'automobile ha comunque un'impronta geografica, e qui quell'impronta si misura in litri prelevati da una falda acquifera che impiega moltissimo tempo a ricaricarsi.

Perché il collo di bottiglia si trova più a valle di quanto pensi

È allettante leggere queste cifre sull'estrazione e concludere che chi controlla le miniere controlla la tecnologia. La realtà è più sottile, e la catena di approvvigionamento delle terre rare mostra perché. Andare da una roccia a un magnete funzionante attraversa quattro fasi industriali distinte, e ciascuna è un punto in cui il controllo può concentrarsi. Prima viene l'estrazione del minerale, tipicamente i minerali bastnasite o monazite. Seconda viene la separazione per estrazione con solventi, l'impegnativa chimica che scinde gli elementi mescolati in ossidi di singolo elemento. Terza viene la riduzione metallurgica, che trasforma quegli ossidi in metallo puro. Quarta viene la formazione delle leghe, combinando il metallo con ferro e boro per ottenere i magneti neodimio-ferro-boro, indicati come NdFeB, che muovono le turbine eoliche e i motori dei veicoli elettrici.

La Cina domina ogni fase a partire dalla separazione, il che significa che il vero collo di bottiglia si trova più a valle di quanto suggeriscano i numeri da titolo di giornale sull'estrazione. Un paese potrebbe aprire una nuova miniera di terre rare domani e ritrovarsi comunque a spedire il minerale in Cina per la separazione, perché è lì che si trovano le raffinerie e l'esperienza accumulata. Ecco perché la cifra dell'ottantacinque per cento sulla raffinazione conta più della cifra del settanta per cento sull'estrazione. L'estrazione è la parte della catena più facile da delocalizzare; la chimica che segue è la parte che si è dimostrata ostinatamente difficile da costruire altrove. Capire questo sposta la domanda politica da dove scaviamo a dove lavoriamo.

Regolamentazione, domanda in impennata e il lungo periodo

I governi non hanno ignorato queste dipendenze. La risposta normativa più chiara al problema dei minerali insanguinati è la Sezione 1502 del Dodd-Frank, convertita in legge negli Stati Uniti il 21 luglio 2010. Impone alle società quotate negli Stati Uniti di rendere noto il proprio dovere di diligenza sulle catene di approvvigionamento di stagno, tantalio, tungsteno e oro provenienti dalla RDC e dai suoi vicini, i cosiddetti minerali 3TG. La legge non vieta nulla in modo assoluto; obbliga le aziende a guardare e a dichiarare pubblicamente ciò che trovano, partendo dal presupposto che la luce del sole cambi i comportamenti. La sua efficacia è oggetto di un dibattito autentico, e persone ragionevoli sono in disaccordo sul fatto che regole di trasparenza di questo tipo riducano i danni sul campo o spostino semplicemente gli approvvigionamenti per evitare le scartoffie.

Ciò che non è in discussione è la direzione della domanda. Il Critical Minerals Outlook 2024 dell'Agenzia Internazionale per l'Energia prevede, in uno scenario di azzeramento delle emissioni nette, una crescita all'incirca novevolte della domanda di litio e una crescita tre volte superiore per i minerali dei magneti a base di terre rare entro il 2040. Quei numeri descrivono un mondo che costruisce molte più batterie e magneti di quanti la geografia mineraria esistente fosse progettata per fornire. Tre leve di lungo periodo potrebbero alleviare la pressione. La prima è il riciclo, recuperare i metalli da batterie, magneti ed elettronica a fine vita anziché scavare minerale nuovo. La seconda è la sostituzione, riprogettare le chimiche per appoggiarsi a materiali più abbondanti o meno concentrati, dove l'ingegneria lo consente. La terza è la diversificazione, aprire nuove miniere e soprattutto nuove raffinerie in giurisdizioni al di fuori della Cina e della RDC. Nessuna di queste mosse cambia rapidamente la geografia. Le miniere richiedono un decennio per essere autorizzate e costruite, e le raffinerie ancora di più. Ma insieme descrivono il sistema che la prossima generazione erediterà, e le scelte che si stanno facendo ora determineranno quanto concentrato, e quanto conteso, quel sistema rimarrà.

Punti chiave

Lo smartphone è una mappa portatile della geografia mondiale dei minerali critici, e quella geografia è molto più concentrata e gravida di conseguenze di quanto il vetro sigillato lasci intendere. Le terre rare non sono chimicamente rare (il cerio supera il rame nella crosta), ma i giacimenti economicamente ricchi e la chimica per separarle si trovano in modo schiacciante in Cina, che estrae circa il settanta per cento dell'offerta mondiale e ne raffina circa l'ottantacinque per cento, con la sola miniera di Bayan Obo che da sola ne produce dal quaranta al cinquanta per cento; la disputa sull'export del 2010 con il Giappone ha messo a nudo quel potere contrattuale. La parte orientale della RDC fornisce la maggior parte del coltan mondiale (la fonte del tantalio per i condensatori) e, attraverso la cintura del Katanga, all'incirca il settanta per cento del cobalto, entrambi intrecciati con il conflitto armato fin dalla Seconda guerra del Congo e affrontati, in modo imperfetto, dalle regole di trasparenza della Sezione 1502 del Dodd-Frank sui minerali 3TG. Il triangolo del litio andino di Argentina, Bolivia e Cile detiene circa la metà delle riserve mondiali di litio in salamoie di distese di sale, dove l'estrazione per evaporazione solare nei deserti più aridi del mondo ha provocato ricorsi sui diritti all'acqua guidati dalle popolazioni indigene. Soprattutto, il collo di bottiglia delle terre rare si trova a valle dell'estrazione, nelle fasi di separazione e produzione dei magneti che la Cina domina, ed è per questo che costruire nuove miniere da solo non può spezzare la dipendenza; possono farlo soltanto il riciclo, la sostituzione e una nuova capacità di raffinazione, e tutti e tre si muovono lentamente contro una curva della domanda che l'AIE prevede potrebbe crescere di nove volte per il litio e di tre volte per i minerali dei magneti entro il 2040.