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National Geographic Italia, giugno 2011
Terre rare, gli ingredienti segreti di smartphone, missili e tanto altro

Sono elementi chimici essenziali per produrre tanti oggetti high-tech, dagli schermi televisivi alle auto ibride. E vengono quasi sempre dalla Cina. I danni per l'ambiente.



Il samario è uno dei 17 elementi detti terre rare. Tra i suoi usi industriali: contribuisce a convertire il suono in elettricità nei pick-up magnetici delle chitarre elettriche ed è contenuto nelle barre di moderazione di alcuni reattori nucleari. Fotografia di Nick Mann.

di Tim Folger

Molti di noi avrebbero qualche difficoltà a individuare su una mappa la Mongolia Interna, lo Jiangxi o il Guangdong. Eppure buona parte dei dispositivi high-tech da cui dipendiamo - cellulari, laptop e centinaia di altri - non esisterebbero senza alcuni elementi chimici che provengono, a volte illegalmente, da quelle e altre regioni della Cina.

Scoperti alla fine del Settecento sotto forma di minerali ossidati, questi elementi furono chiamati terre rare. In realtà si tratta di metalli, e non sono effettivamente rari; però sono sparsi nel mondo. Una manciata di terriccio raccolta nel vostro cortile probabilmente ne contiene un po’, magari poche parti per milione. La terra rara meno comune è quasi 200 volte più abbondante dell’oro. Sono invece rari i giacimenti abbastanza grandi e concentrati da consentire l’attività estrattiva.

L’elenco di oggetti che contengono terre rare è quasi infinito. I magneti fabbricati con questi minerali sono molto più potenti di quelli convenzionali e pesano meno; questa è una delle ragioni per cui molti strumenti elettronici sono diventati tanto piccoli. Le terre rare sono fondamentali anche per una serie di macchine “verdi”, dalle auto ibride alle turbine eoliche. Nella batteria di una Toyota Prius ci sono circa 10 chili di lantanio; il magnete di una grande turbina eolica può contenere 260 chili o più di neodimio. Le forze armate degli Stati Uniti hanno bisogno delle terre rare per i dispositivi che consentono la visione notturna e per armi come i missili Cruise.

«Siamo circondati da terre rare», dice Karl Gschneidner, un esperto di metallurgia che le studia da 30 anni. «Pensiamo per esempio ai fosfori degli schermi televisivi: il colore rosso viene da un elemento chiamato europio. La marmitta catalitica di un’auto contiene cerio e lantanio. Le terre rare sono nascoste a chi non ne conosce l’esistenza; non hanno mai suscitato interessi o preoccupazioni particolari, almeno fino a quando si è riusciti a comprarle facilmente».

Oggi però molte persone sono interessate.

Nell’autunno del 2010 la Cina, che soddisfa il 97 per cento del fabbisogno mondiale di terre rare, ha scosso i mercati internazionali interrompendo per un mese le spedizioni in Giappone in seguito a un incidente diplomatico. Si prevede che nel prossimo decennio la Cina ridurrà costantemente le esportazioni per proteggere le forniture delle proprie industrie in rapida espansione, che già oggi consumano circa il 60 per cento della produzione di terre rare del paese.

I timori di future carenze hanno fatto salire alle stelle i prezzi di questi elementi. Il disprosio, usato per gli hard disk dei computer, costa 467 dollari al chilo, contro i 14,93 di otto anni fa. In soli due mesi, l’estate scorsa, il prezzo del cerio è aumentato di più del 450 per cento. Secondo Mark A. Smith, presidente e amministratore delegato di Molycorp - l’azienda americana che l’anno scorso ha riaperto una miniera di terre rare a Mountain Pass, in California - probabilmente prima della fine del 2011 la domanda mondiale supererà l’offerta.

«Oggi siamo in piena crisi degli approvvigionamenti, ed è una crisi piuttosto grave», dice Smith. «Quest’anno la domanda fuori dalla Cina sarà di 55-60 mila tonnellate e tutti prevedono che la Cina ne esporterà circa 24 mila tonnellate. Sopravviveremo grazie alle scorte delle industrie e alle riserve statali, ma credo che il 2011 sarà un anno molto, molto difficile per quanto riguarda l’offerta e la domanda».

La domanda non sembra affatto destinata a diminuire, anzi. Secondo le previsioni, nel 2015 le industrie di tutto il mondo consumeranno circa 185 mila tonnellate di terre rare, con un aumento del 50 per cento rispetto al 2010. Ma visto che la Cina si tiene strette le sue riserve, dove si rivolgeranno gli altri paesi per procurarsi gli elementi ormai indispensabili per la tecnologia moderna?

Benché al momento la Cina monopolizzi l’estrazione delle terre rare, esistono giacimenti anche altrove. La Cina possiede il 48 per cento delle riserve mondiali, gli Stati Uniti il 13 per cento. Russia, Australia e Canada hanno giacimenti di una certa consistenza. Fino agli anni Ottanta la produzione di terre rare era appannaggio degli Stati Uniti, grazie soprattutto alla miniera di Mountain Pass. «Producevamo 20 mila tonnellate l’anno quando tutta la domanda mondiale era di 30 mila», ricorda Smith.

Il predominio americano è finito a metà degli anni Ottanta. La Cina, che per decenni aveva sviluppato la tecnologia per separare le terre rare (processo non facile perché si tratta di elementi molto simili sotto il profilo chimico), è entrata prepotentemente nel mercato. Grazie ai finanziamenti statali, alla manodopera a basso costo e a normative ambientali permissive, se non inesistenti, le industrie cinesi hanno sbaragliato la concorrenza.

Con la chiusura della miniera di Mountain Pass nel 2002, il ruolo di nuova capitale mondiale delle terre rare è passato a Baotou, una città della Mongolia Interna (una regione autonoma della Cina). Nelle miniere di Baotou si trova circa l’80 per cento delle terre rare della Cina, spiega Chen Zhanheng, direttore del dipartimento accademico della Società cinese delle terre rare di Pechino. Ma la città ha pagato a caro prezzo il suo primato.

Alcuni dei prodotti high-tech più innocui sotto il profilo ambientale, infatti, hanno origini tutt’altro che “pulite”.

Spesso le miniere di terre rare contengono elementi radioattivi come l’uranio e il torio. Gli abitanti dei villaggi vicini a Baotou sarebbero stati trasferiti altrove perché gli scarichi delle miniere avrebbero contaminato acqua e raccolti. I giacimenti nei pressi di Baotou producono ogni anno circa 10 milioni di tonnellate di acque di scolo, in gran parte acide o radioattive e quasi del tutto non trattate. Chen sostiene che lo Stato cinese si sta impegnando per combattere l’inquinamento provocato da queste industrie.

“Il governo ha già varato leggi severe per tutelare l’ambiente ed eliminare tecnologie, attrezzature e prodotti arretrati”, ha scritto Chen in un’e-mail inviata all’autore. “Le fabbriche che non riusciranno ad adeguarsi andranno incontro alla chiusura o alla fusione con aziende più grandi”.

Alla fine il governo cinese potrebbe essere in grado di regolamentare la grande attività estrattiva intorno a Baotou. Ma decine di altre miniere, molto redditizie e molto inquinanti, che si trovano nelle province meridionali dello Jangxi e del Guangdong, sono gestite da organizzazioni criminali. Secondo l’agenzia di stampa cinese Xinhua, nel 2008 sono state contrabbandate fuori dal paese 20 mila tonnellate di terre rare, quasi un terzo del totale delle esportazioni di quell’anno. Se avete uno smart phone o un televisore a schermo piatto, è possibile che contenga terre rare contrabbandate dal Sud della Cina.

«La gente non conosce il profondo livello di corruzione del sistema cinese, in cui i funzionari di partito locali sono praticamente complici dei criminali», dice Alan Crawley, amministratore delegato della Pacific Ores Metals & Chemicals, azienda commerciale di Hong Kong. Crawley parla per esperienza: 11 anni fa un suo collega è stato ucciso da una banda di criminali del Guangdong. «La polizia di Hong Kong non può fare nulla», osserva. «I killer sono fuggiti indisturbati».

Oggi il mondo è alla disperata ricerca di nuove fonti di approvvigionamento; lo sviluppo delle miniere di terre rare negli Stati Uniti, in Australia, Russia e altri paesi potrebbe ridurre il contrabbando. Secondo Chen, la Cina non ha interesse a mantenere il suo primato sul mercato nel lungo termine. «Ovviamente la situazione non è sostenibile», conclude, «né per l’industria cinese delle terre rare, né per il settore mondiale dell’high-tech».
(23 giugno 2011)

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Cern conferma: "Superata la velocità della luce" Sconfessata la teoria della relatività di Einstein


Ginevra - C’è la conferma ufficiale: la velocità della luce è stata superata. I neutrini sono più veloci della luce di circa 60 nanosecondi. Il risultato è stato ottenuto dall’esperimento Cngs (Cern Neutrino to Gran Sasso), nel quale un fascio di neutrini viene lanciato dal Cern verso i Laboratori del Gran Sasso dell’Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (Infn). Un risultato che rivoluzionerà l'attuale concezione dell'universo. Rompe infatti uno dei capisaldi della fisica contemporanea, quello dell'impossibilità di superare la velocità della luce, previsto dalla Teoria della Relatività Generale di Einstein.

Nonostante siano fra le particelle più abbondanti in natura, fino a non moltissimi anni fa i neutrini erano ancora misteriosi. Sono continuamente prodotti nelle reazioni nucleari all’interno delle stelle e attraversano la materia senza interagire con essa: basti pensare che in un secondo ben 60 miliardi di neutrini attraversano la punta di un dito senza lasciare traccia del loro passaggio.

Per questo, ben direzionato, il fascio di neutrini prodotto al Cern di Ginevra arriva esattamente a destinazione nei Laboratori Nazionali del Gran Sasso dell’Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (Infn), nell’esperimento Cngs (Cern Neutrino to Gran Sasso). I neutrini sono particelle elettricamente neutre e appartengono a tre famiglie: elettronici, muonici e tauonici. I componenti di ogni famiglia possono trasformarsi in uno dei due altri tipi di neutrini, in un fenomeno chiamato "oscillazione" e confermato recentemente proprio dall’esperimento Cngs. Il fenomeno dell’oscillazione implica che i neutrini abbiano una massa e che le masse dei tre tipi siano differenti, in contraddizione con la teoria di riferimento della fisica moderna, chiamata Modello Standard, secondo cui i neutrini sono privi di massa. In natura i neutrini sono prodotti da alcuni tipi di reazioni nucleari, come quelle che avvengono nel Sole. Si calcola che ogni secondo il corpo umano venga attraversato da 50.000 miliardi di neutrini provenienti dal Sole senza che questi lascino traccia. Queste particelle inafferrabili sono molto importanti in astrofisica, in cosmologia e in astronomia perché possono essere considerate le uniche testimoni della nascita e dell’evoluzione delle stelle e di tutto l’universo.

A poco più di cinque anni dalla partenza del primo fascio di neutrini, è arrivato un risultato dirompente che, se confermato, manterrà la promessa di aprire una nuova pagina nella fisica contemporanea rivelando nuovi aspetti del comportamento di particelle finora inafferrabili, come i neutrini. È un viaggio lungo 730 chilometri, che i neutrini fanno impiegando un tempo che, a quanto si apprende, supera la velocità della luce. Prima che cominci il viaggio, nel Cern un fascio di protoni viene fatto collidere contro un bersaglio di grafite in modo da ottenere particelle chiamate pioni e kaoni; quindi queste decadono dando origine ai neutrini. Questi vengono quindi lanciati verso il Gran Sasso, in un viaggio nel quale corrono indisturbati in linea retta, grazie alla loro proprietà di attraversare la materia senza interagire con essa. Durante l’intero percorso matengono la direzione che hanno assunto nel momento in cui sono stati prodotti. Arrivati a destinazione, ad accogliere i neutrini ci sono i rivelatori dell’esperimento Opera, diretto da Antonio Ereditato. Sono rivelatori pesanti 1.800 tonnellate e formati da lastre fotografiche alternate a strati di piombo.

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