Aumentare la scarsità: il rischio di carenza di neomagneti nei veicoli elettrici

Recentemente, molta attenzione è stata posta sull'incerta fornitura di chip; tuttavia, un altro problema parallelo all’approvvigionamento di chip è la scarsità di elementi delle terre rare (REE).

Uno dei fattori principali nella carenza di REE è la creazione di magneti al neodimio (NdFeB, NIB o neomagneti).

I neomagneti sono magneti permanenti costituiti da una lega composta dall'elemento delle terre rare neodimio (Nd) e da una parte di ferro (Fe) e boro (B). Questi magneti possono contenere vari livelli di altre REE, tra cui disprosio (Dy), terbio (Tb) e praseodimio (Pr). Questi elementi vengono utilizzati per aumentare la resistenza alla corrosione e migliorare la coercività intrinseca. Alcuni neomagneti hanno un rivestimento NiCuNi per aumentare le temperature operative intrinsecamente basse fino a 160°C.

Il motivo per cui questi magneti sono essenziali è dovuto alle loro proprietà magnetiche uniche che vengono utilizzate in un'ampia varietà di applicazioni e componenti elettrici.

Grazie alla loro composizione unica, questi magneti in terre rare hanno eccellenti proprietà magnetiche, inclusa una buona forza magnetica (52MGOe), misurata dalla forza coercitiva e dalla densità del flusso.

Sono anche facili da trasformare in forme uniche. I neomagneti sono più leggeri dei magneti in ferrite. Inoltre, essendo relativamente più disponibili, non sono così costosi come i magneti in samario-cobalto (SmCo) di grado inferiore (in termini di forza), classificati a 32 MGOe.

Un’applicazione crescente per questi magneti è nel settore della produzione di veicoli elettrici come componenti di motori magnetici.

Sebbene siano fragili e debbano essere maneggiati con cautela, i magneti NdFeB (neodimio-ferrite-boro) sono ancora la soluzione migliore da includere nella realizzazione di motori per veicoli elettrici grazie alle caratteristiche sopra menzionate. Tuttavia, la loro scarsità è imminente.

Entro il 2030, con il boom dell’industria dei veicoli elettrici, ci sarà bisogno di decine di milioni di veicoli elettrici per soddisfare le esigenze del mercato. Ogni motore di un veicolo elettrico contiene 1-2 kg di magneti permanenti, mentre i veicoli ibridi ne contengono poco meno di 0,5 kg.

Secondo l’IAE (International Energy Agency), il numero di veicoli elettrici crescerà da 3,1 milioni nel 2017 a 125 milioni nel 2030; anche se si considerano previsioni più prudenti per il 2030 (fatte da IDTechEx), come l'aumento della domanda di magneti permanenti del 31%, il problema della scarsità continua a prevalere.

I motori magnetici permanenti nei veicoli elettrici possono essere considerati superiori ai motori a induzione nei veicoli elettrici, grazie alla loro maggiore efficienza. Il passaggio della Model 3 di Tesla alla produzione di magneti motori permanenti per i veicoli del mercato di massa è stata un'ulteriore prova del fatto che i magneti NdFeB sono i motori dell'elettrificazione. L'autonomia di Tesla è la migliore attualmente; tuttavia, i veicoli elettrici cinesi con batterie di provenienza locale sono al secondo posto. Attualmente, la Cina domina il mercato delle batterie al litio.

Il problema con i magneti NdFeB è che i rari elementi Dy e Tb utilizzati per il miglioramento termico sui magneti NdFeB vengono estratti solo in una manciata di luoghi. Le grandi miniere cinesi di colorante e tubercolosi nel sud del paese rendono tutti gli altri mercati fortemente dipendenti dall'offerta e dalla dettatura dei prezzi con quote di esportazione.

Una possibile soluzione che potrebbe alleggerire l’onere è lo sviluppo da parte della Northern Minerals australiana di una fonte di disprosio e di diversi altri siti minerari di terre rare che mirano a essere sviluppati in Russia, Brasile e India da altre società.

La carenza è una conseguenza anche di altre applicazioni dei magneti NdFeB. Dischi rigidi, dispositivi di fissaggio magnetici, apparecchiature audio, macchinari di sollevamento, scanner MRI, sensori ABS, solo per citarne alcuni, sono realizzati con neomagneti. Un altro fattore sono le turbine eoliche, che stanno pianificando di acquisire slancio man mano che il mondo si sposta verso risorse più rinnovabili.

Una considerazione importante per l’industria dei veicoli elettrici è quella di astenersi dall’utilizzare magneti NdFeB per ridurre l’estrazione dei metalli delle terre rare, anche se attualmente potrebbe essere più facile a dirsi che a farsi.

Tuttavia, le aziende che tentano di ridurre Dy e Tb nei loro veicoli elettrici sono poche e rare; prendi Nissan e Honda, per esempio. Tuttavia, le tendenze del mercato globale potrebbero imporre un’inversione delle considerazioni sull’approvvigionamento etico, e gli Stati Uniti stanno ora investendo maggiormente in progetti locali sulle terre rare.