Tantalio e Niobio, fondamenti dell’innovazione

Sono molti i segmenti di mercato dove questi due elementi sono insostituibili, ma per garantire l'approvvigionamento futuro l’industria europea deve rivedere la propria strategia

Se le Terre Rare hanno un larghissimo impiego nell’industria dell”high-tech”, altri due elementi come il Niobio e il Tantalio sono fondamentali nella produzione di prodotti altamente tecnologici ed hanno problemi di mercato simili a quelli delle Terre Rare. Oltretutto, da un punto di vista minerario sono alle volte associati alle Terre Rare negli stessi giacimenti e sono estratti con le stesse modalità.

Il niobio

Il niobio è un metallo grigio-argenteo simile al platino, duttile e malleabile; è un elemento non molto abbondante, costituendo lo 0,002-0,008% della crosta terrestre; non si trova mai libero in natura, ma sotto forma di ossidi in associazione con altri minerali e sempre accompagnato da minori quantità di tantalio. I minerali più importanti per l’estrazione del niobio sono il pirocloro e secondariamente quelli del gruppo columbite-tantalite. Il pirocloro si rinviene principalmente nelle carbonatiti, mentre la columbo-tantalite in pegmatiti. Le zone estrattive principali del mondo sono il Brasile, che produce più dell’85% di niobio, lo Zaire, la Russia, la Nigeria, il Mozambico ed il Canada. La produzione mondiale è intorno alle 25.000 t/anno. La quantità di riserve non estratte non è conosciuta. Va evidenziato come attualmente il 20% del consumo statunitense di niobio deriva dal riciclaggio di apparecchiature dismesse. Il niobio è importante nella produzione di leghe resistenti ad alte temperature e di acciai inossidabili speciali; per tale motivo grandi quantità di niobio sono usate nei programmi spaziali degli Stati Uniti. Modeste quantità di niobio conferiscono maggiore forza ad altri metalli, soprattutto a quelli esposti a basse temperature: viene dunque usato in leghe di acciaio inossidabile per i reattori nucleari, missili, utensili per il taglio, condutture, super magneti ed in canne per saldatura. Le leghe niobio-titanio e niobio-stagno sono usate come cavi per magneti superconduttori in grado di produrre campi magnetici enormemente forti. Il niobio è anche usato nella sua forma pura per fare strutture acceleranti superconduttive per gli acceleratori di particelle. Le leghe di niobio sono usate negli impianti chirurgici perché non reagiscono con il tessuto umano. La maggior parte del niobio metallico viene impiegata come ferro-niobio, aggiunto in piccole quantità in molti tipi di acciai, acciai inossidabili e superleghe per alte temperature, impiegati in campo aerospaziale e nucleare. In minori quantità niobio ad alta purezza viene utilizzato, in lega con titanio o stagno, per la fabbricazione di fili o elettrodi superconduttori.

Il Tantalio

Si trova soprattutto nella tantalite [(Fe, Mn) Ta2O6] e secondariamente nella euxenite, samarskite e fergusonite; è molto spesso mescolato con la columbite in un minerale chiamato columbite-tantalite, conosciuto come coltan. Il tantalio è molto resistente alla corrosione infatti, per temperature al di sotto dei 150 °C, lo si può considerare del tutto immune agli attacchi chimici, perfino a sostanze estremamente aggressive. Le miniere più importanti si trovano in Canada nella regione di Manitoba (Tanco mine), in Australia (Greenbushes e Wodgina), in Francia (Beavoir mine), in Russia (Orlovkamine), in Cina (Yichun e Nanpingmines), in Brasile, in Alaska, nella Repubblica Democratica del Congo, in Mozambico, in Nigeria, in Portogallo e in Thailandia. Già dal 1998 negli USA grandi quantità di tantalio erano estratte da apparecchiature elettroniche obsolete in quantità tali da costituire il 7% della domanda interna per passare al 70% nel 2007 e al 25% nel 2008. L’industria elettronica utilizza la maggior parte del tantalio immesso sul mercato per la produzione di condensatori e di alcune resistenze ad alta potenza. I condensatori per la loro ridotta dimensione e peso sono utilizzati principalmente nella telefonia mobile, nei computer e nella componentistica automobilistica. In campo medico il tantalio è utilizzato nella produzione di strumenti chirurgici resistenti alla corrosione e per protesi, risultandobioinerte ed anche per la capacità di formare un legame diretto col tessuto osseo.

Il mercato del Tantalio e del Niobio

La crescita del mercato globale del niobio è stata notevole ed era particolarmente sensibile fino alla metà di questo decennio. Tale crescita ha subito una brusca battuta d’arresto nel 2008, anno in cui si è avuta una caduta della domanda, comune con la maggior parte delle altre industrie in relazione alla crisi economica internazionale.

Si presuppone che al termine della fase congiunturale internazionale la domanda di niobio tornerà a un trend di crescita a lungo termine normale. Infatti sono molti i segmenti di mercato dove il niobio è insostituibile, e pertanto continuerà ad espandersi. I prezzi del niobio sono stati molto stabili per lungo tempo, ma nel 2007, i prezzi di ferro-niobio sono saliti in modo sensibile. I prezzi medi all’importazione in Giappone aumentarono di circa 9.000 dollari US/t nel 2006, fino a US$ 22.000/t nel 2008. Sembra probabile tuttavia che il livello più elevato dei prezzi sarà mantenuto anche una volta che si saranno attenuati gli effetti della recessione mondiale. In termini reali, il prezzo del niobio è stato in calo per molti anni, anche in corrispondenza di un aumento della domanda.

Il tantalio non è oggetto di scambi sui mercati delle materie prime, ma il prezzo è liberamente negoziato tra fornitore e industria. È per tale motivo che negli ultimi 30 anni, il mercato di tantalio è stato segnato da lunghi periodi di stabilità, con impennate dei prezzi come nel 1999 e nel 2000 in relazione ad una forte domanda innescata da paure sulle difficoltà di approvvigionamento.

Attualmente il mercato del tantalio sta attraversando un momento difficile a causa delle forniture a basso costo della columbite-tantalite (coltan) estratta  illegalmente in Africa centrale e venduta sotto costo per finanziare le milizie ribelli. Per tale motivo molte industrie stanno tentando di sviluppare sistemi per tenere fuori dal mercato il coltan. Ciò si unisce ad una domanda debole da parte delle industrie che, sia utilizzando depositi di magazzino creati in precedenza, sia ricorrendo al recupero ed al riciclaggio da apparecchiature dismesse, hanno favorito una discesa dei prezzi e di fatto fermato l’attività estrattiva a partire dalla fine del 2008. In particolare, l’utilizzo di tantalio riciclato è cresciuto del 70% nel 2007 e del 25% nel 2008.

Come l’industria europea potrà risolvere il problema?

In un mercato così instabile sono fondamentalmente quattro le strategie da applicare per garantire nel futuro gli approvvigionamenti per l’industria europea:

• Riciclaggio di apparecchiature elettroniche obsolete;
• Utilizzo di nuovi materiali che sostituiscano almeno in parte quelli di difficile approvvigionamento;
• Ricerca di nuovi giacimenti;
• Sviluppo di politiche nazionali e dell’unione europea che facilitino i rapporti di cooperazione con i paesi che possiedono giacimenti minerari utilizzabili per l’apertura di nuove miniere.

di Francesco Zarlenga – ENEA, CRE-Casaccia, UTRINN, Roma