Scandio: dai segreti sovietici al monopolio cinese 

A causa della domanda potenzialmente elevata di tecnologie climatiche come l’industria dell’idrogeno, l’Occidente sta cercando di produrre autonomamente il costoso metallo delle terre rare. Le industrie aerospaziale e automobilistica potrebbero trarre vantaggio da una fornitura sicura ed economica di scandio.

Una settimana fa si è svolto a Bruxelles il secondo trilogo sul Critical Raw Materials Act, la legge sulle materie prime che mira a garantire all'industria europea l'accesso ai metalli critici. Nell’attuale situazione geopolitica molto tesa, le grandi dipendenze da una manciata di paesi rappresentano un rischio molto elevato per l’economia europea. La Cina in particolare controlla l’estrazione e la lavorazione di numerosi metalli critici e strategici, ma la Russia è dominante anche nel settore delle materie prime. Il fatto che la Cina utilizzi il suo monopolio anche in modo strategico è chiaramente dimostrato dall’introduzione di controlli sulle esportazioni dei metalli tecnologici gallio e germanio (cfr. https://institut-seltene-erden.de/ausfuhrkontrollen-auf-gallium-und-germanium-china-will-verhandeln/ ). La Cina ha ora esteso le restrizioni all’esportazione alla grafite, il componente più importante delle batterie delle auto elettriche (accumulatori agli ioni di litio).

Anche lo scandio è un altro possibile candidato per restrizioni all'esportazione, ritiene Alastair Neill di Istituto dei minerali critici. Nonostante la sua abbondanza nella crosta terrestre, arriva scandio raramente si trova in forma arricchita in natura. Pertanto, non esiste un'estrazione dedicata allo scandio, ma piuttosto il metallo viene ottenuto come sottoprodotto dalle miniere di cobalto, nichel, titanio, uranio o zirconio.

Produzione di scandio in Cina Scatola nera

Simile al gallio e al germanio, è un metallo di nicchia con un mercato molto piccolo. Solo pochi paesi estraggono il metallo: Cina, Russia, Kazakistan e, prima dello scoppio della guerra nel 2022, l’Ucraina, forniscono al mondo da 15 a XNUMX metalli all’anno 25 tonnellate. Almeno questo è quello che dicono le stime americane Servizio di geologia del servizio geologico degli Stati Uniti, perché non ci sono informazioni precise. Secondo un rapporto della Foreign Trade Administration statunitense, il mercato è troppo piccolo e l'uso del metallo è troppo dispersivo. I volumi di produzione effettivi in ​​Cina destinati al consumo interno e non all’esportazione non sono noti. Si dice anche che la Russia abbia ancora scorte risalenti all’era della Guerra Fredda. Ciò che è certo è che la Cina è il leader nel mercato dello scandio.

Alluminio-Scandio: riduzione del peso per l'aviazione

scandio sarebbe molto interessante per l’industria e gli esperti prevedono da anni un boom per il metallo, ma questo non si è concretizzato. Come additivo di lega nell'alluminio, lo scandio, anche in piccole quantità (circa lo 0,2%), garantisce che le parti in alluminio possano essere saldate anziché rivettate. Ciò consente una riduzione del peso dal 15 al XNUMX%, particolarmente rilevante per l'industria aerospaziale, dove ogni chilogrammo di peso in meno significa un risparmio di diverse centinaia di litri di carburante e quindi di costi. Ma il prezzo elevato, secondo l'Istituto per le terre rare e i metalli AG (www.ise-ag.com) Database per ossido di scandio 99,99% EXW Cina a EURO 654,60 e scandio metallo 99,999% EXW Cina a EURO 5260, E il I rischi di approvvigionamento impediscono ad aziende come Airbus di investire nello scandio. Gli osservatori del mercato parlano quindi di un problema dell'uovo e della gallina per lo scandio: poiché l'offerta è troppo piccola e troppo incerta, non c'è domanda nel settore.

Le sue proprietà speciali – aumentano forza, flessibilitàÄt, resistente al caloreädurevolezza e protezione dalla corrosione – hanno reso il materiale un segreto gelosamente custodito nell’Unione Sovietica durante la Guerra Fredda. I ricercatori locali riconobbero già negli anni '1950 che lo scandio migliorava le qualità dell'alluminio. Lo scandio è stato utilizzato per la prima volta come additivo nella lega degli aerei da combattimento MiG-29. Fino agli anni '1990 l'Unione Sovietica era anche il maggiore produttore mondiale di scandio, ottenuto principalmente dalle miniere di uranio.

 

 

Rusal è il leader di mercato

Ancora oggi la Russia è un attore importante per quanto riguarda lo scandio, e non solo in termini di estrazione. L'azienda produttrice di alluminio Rusal è stata il primo produttore a riuscire a estrarre economicamente l'ossido di scandio dai fanghi rossi. Rusal è anche un pioniere nello sviluppo delle tecnologie scandio-alluminio. lda Maven Research è il terzo produttore di alluminio, la cui accoglienza abbaglianteünder Oleg Deripaska è elencato negli elenchi delle sanzioni occidentali, anche il leader di mercato per Alluminio scandio-Prodotti. Nel 2018 il gruppo stesso è stato inserito anche nella lista delle sanzioni statunitensi, ma è stato nuovamente rimosso all’inizio del 2019 in seguito alla ristrutturazione della proprietà.

L'azienda continua a dover affrontare sanzioni a causa della guerra della Russia contro l'Ucraina, anche se i commercianti di metalli e le banche hanno recentemente ricominciato a fare scorta di alluminio russo alla borsa dei metalli LME di Londra. Tuttavia, molte aziende occidentali evitano di fare affari con Rusal anche senza sanzioni. La società presenta quindi ricorsoäRKT mercati asiatici e punta sull’industria cinese delle auto elettriche, la cui fame di alluminio a basse emissioni di CO2 sta crescendo rapidamente.

Scandio nell'elettrolita

Quello attuale grTuttavia, il più grande acquirente individuale di scandio russo proviene da un luogo completamente diverso: il produttore californiano di celle a combustibile Bloom Energy aggiunge l’elemento all’elettrolita nelle sue celle a combustibile a ossido solido. Lo scandio viene utilizzato anche in piccole quantità nell'industria degli articoli sportivi, dove rinforza i telai delle biciclette, le mazze da lacrosse e le mazze da baseball. È installato anche nelle armi da fuoco di piccole dimensioni. Tuttavia, gli osservatori del mercato vedono il maggior potenziale per lo scandio nell’industria automobilistica, che finora si è tenuta lontana dalle leghe alluminio-scandio a causa dei loro costi elevati e della mancanza di offerta.

Germania: domanda da parte del Industria dell'idrogeno

Il metallo potrebbe diventare importante anche per l’industria dell’idrogeno. Gcorrere, cioè realizzati con energie rinnovabilier idrogeno attualmente produce meno di uno percento (40 terawattora) di produzione globale. La domanda sarà in futuro salire estremamente. Secondo uno studio dell’Agenzia tedesca per le materie prime (Dera), il futuro appartiene alla produzione di idrogeno verde mediante elettrolisi dell’acqua, in cui il gas viene prodotto dall’acqua. Perciò Essere Ci sono tre tecnologie di elettrolisi importanti oggi, di cui quella alcalina El'elettrolisi e in larga misura l'elettrolisi delle membrane per elettrolisi polimerica si trovano in uno stato tecnicamente maturo. IL FestköL'elettrolisi del perossido è attualmente nella fase di transizione tra ricerca e applicazione industriale.

Lo scandio viene utilizzato solo in quest'ultimo: l'elettrolita solido è costituito da biossido di zirconio drogato con ittrio o con scandio. Secondo Dera, i vantaggi del materiale drogato con scandio sono una migliore conduttivitàäabilità e l'höqui stabilitàät a temperature di esercizio più basse. Lo studio Dera dice che è per lo scandio In uno scenario futuro sostenibile, la domanda aumenterà entro il 2040 a 24 tonnellate, ovvero 2,7 volte la produzione del 2018 (7 tonnellate)..

Rio Tinto si affida allo scandio

Da diversi anni diverse aziende occidentali stanno cercando di prendere in mano l'estrazione e la produzione di scandio. Questo potrebbe essere il segno di una svolta tra qualche anno. riotinto, un colosso minerario, estrae l'ossido di scandio dal 2022 dai rifiuti generati durante la produzione di ossido di titanio in Quebec, Canada. La capacità produttiva dovrebbe essere di tre tonnellate all'anno, che secondo Rio Tinto dovrebbe corrispondere a circa il 20% del volume di produzione globale. Quest’ultima informazione va considerata con cautela, poiché gli effettivi volumi di produzione globale non sono conosciuti con precisione.

Il gruppo minerario giapponese Sumitomo Metal Mining, che fa parte del più antico e più grande conglomerato commerciale del Giappone, ha anche commissionato un'ulteriore produzione di ossido di scandio nelle Filippine presso la sua raffineria di nichel, un impianto di lisciviazione acida ad alta pressione (HPAL).

Nuovi progetti di raffineria di nichel e cobalto in Australia stanno già pianificando l'estrazione dello scandio. Ci sono anche diversi progetti minerari nel sottosuolo. Particolarmente degno di nota è il progetto platino-scandio di Platina Resources, che Rio Tinto ha accettato di acquistare per 14 milioni di dollari. Ci sono altri progetti delle società minerarie junior Scandium International Mining e Metalli energetici dell'alba nel Nuovo Galles del Sud. Metalli energetici dell'albasta anche valutando la possibilità di costruire una raffineria di scandio negli Stati Uniti.

Il prossimo futuro mostrerà se il problema dell’uovo e della gallina sarà superato. Fino ad allora, lo scandio sarà disponibile sul mercato mondiale solo in quantità omeopatiche provenienti da Cina e Russia.

ISE AG – Arndt Uhlendorff – ottobre 2023