Terre rare: perché sono elementi importantissimi

Le terre rare (REE) sono un insieme di diciassette metalli pesanti e morbidi. In pratica, elementi fondamentali per l’elettronica, i condensatori, le celle fotovoltaiche e i semiconduttori. A dispetto del loro nome, sono materie relativamente abbondanti sulla Terra. E di fatto ne siamo circondati. Tutti i circuiti elettronici che ci stanno intorno contengono terre rare. Ecco perché è fondamentale riciclare…

Questi elementi preziosissimi, presenti nei circuiti elettronici che spesso gettiamo via, muovono interi settori dell’economia contemporanea. Gestire questi materiali significa quindi poter dominare l’andamento tecnologico dei commerci. Tutte le REE (lantanio, cerio, praseodimio, neodimio, samario, europio, gadolinio, terbio, disprosio, olmio, erbio, tulio, itterbio, lutezio, ittrio, promezio e scandio) hanno caratteristiche simili. Si appannano a contatto con l’aria a temperatura ambiente e reagiscono lentamente con l’acqua fredda per formare idrossidi e liberare idrogeno. Quando invece interagiscono con il vapore formano ossidi a temperatura elevata (400° C).

Le terre rare: che funzione hanno?

Da un punto di vista biologico, questi elementi (e i loro composti) non hanno alcuna funzione. Possono anche rivelare proprietà tossiche. Tutti questi elementi (a eccezione dello scandio) sono più pesanti del ferro. Per questo i fisici credono che siano prodotti della nucleosintesi di supernove o di processi s. Ciò è dimostrato anche in natura, dove la fissione spontanea dell’uranio -238 produce tracce di promezio radioattivo. Anche se oggi, ovviamente, la maggior parte del promezio è prodotto sinteticamente nei reattori nucleari.

A causa della loro somiglianza chimica, le concentrazioni di terre rare nelle rocce vengono modificate molto lentamente dai processi geochimici. Ecco perché le loro proporzioni sono spesso utili agli scienziati per la datazione dei fossili e per la geocronologia.

L’importanza di questi elementi è però prettamente industriale: le REE hanno infatti diverse applicazioni in componenti elettrici ed elettronici. Si usano per realizzare chip, catalizzatori e altri circuiti elettronici. Vengono sfruttate anche per sviluppare laser e materiali magnetici. Qualcuno le usa persino in agricoltura, in ceramica e nella lavorazione del vetro.

Diffusione e proprietà

La crosta terrestre è piena di questi elementi. Il cerio, per esempio, è dovunque. Gli isotopi del promezio sono invece di origine radioattiva… A causa delle loro proprietà geochimiche, gli elementi delle terre rare si trovano in genere dispersi. Ciò significa che non si trovano concentrati nei minerali delle terre rare. Di conseguenza, è molto faticoso ed economicamente dispendioso estrarre questi tipi di materiali. Ecco perché hanno quel nome.

Queste terre rare differiscono dagli altri elementi proprio perché sono inseparabili: si trovano una attaccata all’altra e hanno quasi sempre le stesse proprietà chimiche. Tuttavia, almeno in termini di proprietà elettroniche e magnetiche, ogni elemento ha una sua funzionalità privilegiata in campo tecnologico. Spesso sono le combinazioni fra due o più terre rare a offrire le migliori prestazioni di conduttività.