Il rame è considerato una materia prima critica
MATERIE PRIME. Il rame, anche se comune, è considerato una materia prima critica Il rame è molto richiesto essenzialmente per le sue eccellenti proprietà conduttive, sia termiche, sia elettriche, ma anche per le sue proprietà antimicrobiche.
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Introduzione
Il rame (simbolo chimico Cu; dal latino “cuprum”) è un metallo duttile, di colore rossastro, utilizzato fin dagli albori della storia umana. È un oligoelemento importante per molti organismi viventi, compreso l'uomo.
Sono stati identificati oltre 150 minerali di rame, ma solo una decina di essi hanno importanza economica. Circa la metà della produzione mondiale di rame viene estratta dalla calcopirite (CuFeS2).
Al di là della mancanza di validi sostituti per le varie applicazioni, diversi trends globali indicano che la domanda di rame continuerà verosimilmente a crescere costantemente per molti anni ancora. Determinanti, a tal proposito, sono i continui sforzi per decarbonizzare la generazione di energia e il trasporto di passeggeri e merci. Ad esempio, per la produzione di energia eolica e solare occorre una quantità di rame per megawatt (MW) prodotto 2,5 volte superiore a quella necessaria per generare energia termica, mentre le normali batterie dei veicoli elettrici (VE) utilizzano circa il quadruplo del rame che serve a un veicolo equivalente con motore a combustione interna.
Il rame come materia prima critica
Il rame è considerato una materia prima critica per due motivi principali:
Rischio di rifornimento: la produzione mondiale di rame è concentrata in un numero relativamente ristretto di paesi, con il Cile che rappresenta circa il 28% della produzione totale. Questo rende il rame vulnerabile a interruzioni dell'approvvigionamento, come quelle causate da conflitti politici, condizioni meteorologiche estreme o problemi ambientali.
Importanza economica: il rame è un materiale essenziale per una vasta gamma di prodotti e applicazioni, tra cui la produzione di energia, l'elettronica, i trasporti e l'edilizia. La sua importanza economica è destinata a crescere ulteriormente in futuro, a causa della crescente domanda di questi settori.
La crescente domanda di rame da parte di questi settori sta esercitando una pressione crescente sulle riserve mondiali di rame. Questo ha portato a un aumento del prezzo del rame, che ha reso il materiale ancora più prezioso.
Il rame è diventato un obiettivo chiave per i minatori di tutto il mondo man mano che la transizione energetica prende piede, con la domanda del metallo, cruciale per i veicoli elettrici e le reti elettriche, destinata ad aumentare. Ci sono paesi che cercano di assicurarsi il monopolio di questa materia prima: la cinese MMG Ltd. ha concluso uno dei più grandi affari di rame dell’anno, accettando di pagare 1,9 miliardi di dollari per una miniera nell’Africa meridionale mentre i principali gruppi di materie prime competono per aumentare l’offerta del metallo rosso. La miniera di Khoemacau produce fino a 65.000 tonnellate di minerale di rame all’anno, con piani di espansione della produzione a 130.000 tonnellate all’anno
Il rame in natura
Il rame è l'elemento chimico di numero atomico 29 e il suo simbolo è Cu.
Questo elemento si trova quasi sempre sotto forma di minerali e molto più raramente allo stato nativo sotto forma di pepite.
Le principali miniere sono situate lungo la Cordigliera delle Ande e le Montagne Rocciose: i principali Paesi estrattori sono il Cile, il Perù, la Cina, il Congo e gli Stati Uniti.
A livello geografico, attualmente la produzione è concentrata in Cile (5,6 milioni di tonnellate nel 2021, vale a dire il 27% della produzione globale), Perù (2,2m di tonnellate, 10%), Cina (1,8m di tonnellate, 9%), Repubblica Democratica del Congo (1,8m di tonnellate, 9%) e Stati Uniti (1,2m di tonnellate, 6%)
Alcune tra le principali miniere sono a cielo aperto. Le rocce che contengono rame hanno un tenore che varia tra lo 0,6 e il 2,0% in peso di rame. I minerali sono a base di solfuri come la calcopirite (CuFeS2), la bornite (Cu5FeS4), la calcocite (Cu2S) e la covellite (CuS); o di ossidi come la cuprite e la crisocolla, o ancora di carbonati come la malachite e l'azzurrite.
I depositi di rame porfirico (calcopirite) sono attualmente la principale fonte mondiale di rame (50-60% della produzione mondiale).
(A) Cuprite Cu2O; (B) Crisocolla (Cu,Al)2HSi2O5(OH)4·n(H2O); (C) Malachite Cu2(CO3)(OH)2; (D) Azzurrite Cu3(CO3)2(OH)2
Estrazione del rame
La maggior parte del rame viene prodotto dai minerali estratti. Inoltre, una quantità significativa di rame proviene come sottoprodotto dalle miniere di zinco, piombo, nichel e oro e, in quantità minori, come sottoprodotto dalle miniere di oro, argento e molibdeno.
A livello geografico, attualmente la produzione è concentrata in Cile (5,6 milioni di tonnellate nel 2021, vale a dire il 27% della produzione globale), Perù (2,2m di tonnellate, 10%), Cina (1,8m di tonnellate, 9%), Repubblica Democratica del Congo (1,8m di tonnellate, 9%) e Stati Uniti (1,2m di tonnellate, 6%)
All'interno dell'UE, i principali produttori dell'UE sono Polonia (45% della produzione UE), Spagna (23%) , Bulgaria (13%) e Svezia (12%).
A livello globale si può affermare che, dall’estrazione alla raffinazione, la produzione del rame richiede un’elevata intensità energetica e comporta importanti emissioni di gas serra. Anche il consumo di acqua è importante nel ciclo di vita del rame. Alcune delle miniere di rame sono a cielo aperto, che comportano impatti potenzialmente elevati sull’uso del territorio.
Il riciclaggio del rame
La maggior parte del rame viene utilizzato nella sua forma metallica o in leghe di rame.
Il rame è uno dei metalli più riciclati e quasi tutti i prodotti in rame possono essere riciclati più e più volte senza perdita delle proprietà del prodotto.
I rottami di rame derivano dal metallo scartato nella fabbricazione di prodotti semifiniti o nei processi di produzione di prodotti finiti (rottami nuovi) e prodotti a fine vita (rottami vecchi).
L'International Copper Study Group (ISGS) ha stimato che nel 2019, il 30% di rame proveniva dal riciclaggio.
Il rame estratto in Europa non è sufficiente a soddisfare la domanda, per questo motivo l’EU dipende fortemente dalla raffinazione e dalla fusione dei concentrati importati, nonché dal riciclaggio degli scarti di produzione e dei prodotti a fine vita.
In Europa, la quantità di rame secondario costituisce solo il 40% della domanda. Le ragioni di ciò sono l’aumento dell’uso del rame, la lunga durata delle sue applicazioni, i vincoli sociali, tecnologici ed economici e l’esportazione di vecchi rottami di rame verso altri paesi, principalmente la Cina. Sebbene l’industria del riciclaggio del rame sia consolidata nell’UE, sarà necessario migliorare l’efficienza nel riciclo al fine di ridurre le importazioni.
Utilizzi del rame
Il rame è fondamentale per diverse applicazioni grazie alle sue proprietà uniche. È il miglior conduttore elettrico dopo l'argento. Inoltre, il rame è resistente alla corrosione, duttile e malleabile. Queste proprietà rendono il rame uno dei materiali principali per componenti elettricamente conduttivi in un'ampia varietà di applicazioni.
Il rame è un nutriente essenziale per molte funzioni biochimiche e fisiologiche. In particolare, interviene in alcune reazioni enzimatiche grazie alla sua capacità di ciclare tra un Cu(II) ossidato e uno stato ridotto Cu(I). Questa proprietà lo rende anche potenzialmente tossico soprattutto in caso di esposizione eccessiva. Le esposizioni umane al rame sono principalmente legate ad attività antropiche come la fusione, l’estrazione mineraria, le attività industriali, l’applicazione come fertilizzanti, fanghi di depurazione, algicidi, fungicidi o molluschicidi.
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