Quali minerali critici includere nella strategia di gestione del rischio?

Punti salienti dell’articolo:

• Il Dipartimento dell’Energia degli Stati Uniti definisce «minerali critici» tutti quei materiali che «(i) presentano un elevato rischio di interruzione nella catena di approvvigionamento e (ii) svolgono una funzione essenziale in una o più tecnologie energetiche, incluse quelle per la produzione, trasmissione, accumulo e conservazione dell’energia».
• Gli elementi delle terre rare, invece, costituiscono un gruppo di 17 elementi metallici—i 15 della serie dei lantanidi nella tavola periodica più scandio e ittrio—impiegati in numerose applicazioni nella produzione high-tech.
• I cinque materiali critici principali su cui le organizzazioni dovrebbero concentrare i loro sforzi di SCRM (Supply Chain Risk Management) includono cobalto, gallio, grafite, litio e nichel.

A partire dal primo anno dell’amministrazione Biden, nel 2021, il governo degli Stati Uniti ha manifestato una forte consapevolezza dei rischi che gravano sulle catene di approvvigionamento americane di materiali critici. Un’analisi commissionata nella prima parte del mandato presidenziale e pubblicata nel 2022 ha evidenziato una dipendenza eccessiva degli Stati Uniti da Paesi rivali per un’ampia gamma di minerali e materiali critici. Inoltre, un rapporto del Dipartimento dell’Energia ha sottolineato come il ruolo pionieristico della Cina le abbia conferito un vantaggio competitivo nel controllo di ampie porzioni della catena di approvvigionamento globale di materiali critici. Paesi come la Cina «hanno adottato strategie e politiche industriali coordinate e guidate dal governo per promuovere e attrarre importanti investimenti nei segmenti chiave della filiera».

Sebbene il governo statunitense stia perseguendo una maggiore indipendenza dai rivali geopolitici come la Cina per quanto riguarda i minerali critici, vi è ancora molta strada da fare. Nel frattempo, le aziende statunitensi che dipendono da minerali critici e terre rare (REE, Rare Earth Elements) per i loro processi produttivi dovrebbero già implementare misure di gestione del rischio per tutelare le proprie catene di approvvigionamento. Tuttavia, sono 50 i minerali critici identificati dallo U.S. Geological Survey (USGS), oltre a 17 elementi delle terre rare. Come individuare i materiali che richiedono prioritariamente un robusto framework di risk management? In questo articolo analizziamo i cinque materiali a cui i professionisti dell’approvvigionamento e della resilienza della filiera dovrebbero prestare maggiore attenzione. 

Cosa sono i minerali critici?

Vista la loro rilevanza strategica per l’industria statunitense, la difesa e la sicurezza nazionale, il Dipartimento dell’Energia ha fornito una propria definizione di materiale critico nell’Energy Act del 2020. L’agenzia definisce tali materiali come «qualsiasi minerale, elemento, sostanza o materiale non combustibile che il Segretario dell’Energia determina: (i) presentare un elevato rischio di interruzione nella catena di approvvigionamento; e (ii) svolgere una funzione essenziale in una o più tecnologie energetiche, incluse quelle destinate a produrre, trasmettere, accumulare e conservare energia».

Per essere considerata materiale critico, una sostanza deve quindi sia avere una funzione essenziale sia essere vulnerabile a interruzioni della filiera. Nel 2022, lo U.S. Geological Survey (USGS), operante sotto il Dipartimento degli Interni, ha pubblicato un elenco dei materiali identificati come minerali critici. Le seguenti 50 sostanze rispondono alla definizione di «minerali critici»:

Cosa sono le terre rare?

Gli elementi delle terre rare (REE, Rare Earth Elements) sono un gruppo di 17 elementi metallici—i 15 elementi della serie dei lantanidi, più scandio e ittrio—con numerose applicazioni nella produzione high-tech. Data l’unicità delle loro proprietà chimiche, le terre rare vengono impiegate come magneti, catalizzatori e leghe per batterie nell’elettronica di consumo, nelle tecnologie per le energie rinnovabili, nei veicoli elettrici e nei dispositivi medici. Pur venendo utilizzate spesso solamente in piccole quantità, la presenza delle terre rare è fondamentale per le prestazioni e il funzionamento di tali prodotti: il fatto che rappresentino una percentuale irrilevante del peso o del valore monetario del bene non implica che sia facile sostituirle o escluderle.

Gli elementi delle terre rare

• lantanio (La)
• cerio (Ce)
• praseodimio (Pr)
• neodimio (Nd)
• promezio (Pm)
• samario (Sm)
• europio (Eu)
• gadolinio (Gd)
• terbio (Tb)
• disprosio (Dy)
• olmio (Ho)
• erbio (Er)
• tulio (Tm)
• itterbio (Yb)
• lutetio (Lu)
• scandio (Sc)
• ittrio (Y)

Le terre rare sono al centro dell’attenzione del governo degli Stati Uniti per via del ruolo dominante assunto dalla Cina nella produzione mondiale nel XXI secolo. Secondo USGS, nel 1993 il 38% della produzione globale di terre rare era in Cina, mentre il 33% negli Stati Uniti (l’Australia contribuiva con un ulteriore 12%). Nei due decenni successivi, gli equilibri sono però cambiati in modo drastico: nel 2011 la Cina rappresentava il 97% della produzione globale di terre rare. 

Le terre rare sono al centro dell’attenzione per il governo statunitense a causa del dominio produttivo assunto dalla Cina nel XXI secolo.

Sebbene questa quota si sia ridotta di recente—nel 2023 la Cina ha rappresentato il 69% della produzione mondiale di terre rare—il Paese mantiene ancora un controllo pressoché totale su gran parte della filiera globale delle terre rare. 

I cinque minerali critici indispensabili per una strategia SCRM

Cobalto (Co)

• Principali utilizzi: batterie ricaricabili; hard disk e componenti elettronici; superleghe per aerospaziale, difesa, motori a razzo e centrali elettriche.
• Quota lavorata negli Stati Uniti: <1%
• Primo produttore mondiale: Repubblica Democratica del Congo (DRC)

Il cobalto è un materiale unico per la sua importanza in numerosissimi prodotti e processi produttivi. Grazie all’elevata densità energetica e alla stabilità termica, viene usato nei semiconduttori e nelle batterie agli ioni di litio. L’insieme delle sue proprietà rende il cobalto cruciale anche per le superleghe in settori come aerospaziale, difesa e la produzione di macchinari pesanti. 

Oltre alla sua rilevanza in più settori, il cobalto merita di essere tra le prime voci coperte da un framework SCRM per il rischio nella catena di approvvigionamento: il metallo è estratto principalmente nella Repubblica Democratica del Congo (DRC), un paese politicamente instabile con un passato segnato da violenza, sfruttamento del lavoro e lavoro minorile. Un articolo del 2023 della Yale School of the Environment descrive l’estrazione nella DRC come attività in «aree controllate da milizie... dove bambini di cinque anni armati di rozze pale e ferri rappresentano l’ultimo anello di una catena di approvvigionamento globale che si conclude nelle fabbriche delle più ricche e potenti aziende mondiali». Il problema è aggravato dalla circostanza che gran parte del cobalto estratto nella DRC viene poi raffinato in Cina. 

La Cina detiene partecipazioni nella maggior parte delle miniere di cobalto congolesi, e quasi tre quarti del cobalto mondiale viene affinato proprio nel Paese. 

Litio (Li)

• Principali utilizzi: batterie agli ioni di litio per elettronica, veicoli elettrici (EV), vetro e ceramica, formulazioni per cemento. 
• Quota lavorata negli Stati Uniti: <1%
• Primo produttore mondiale: Australia

Il litio, metallo alcalino a bassissima densità, trova il suo impiego principale nelle batterie ricaricabili per dispositivi come smartphone, laptop ed EV. Gli ioni di litio rendono possibile il funzionamento della batteria spostandosi tra anodo e catodo, i due elementi fondamentali della cella. Come spiega il Dipartimento dell’Energia degli Stati Uniti «Durante la scarica e la produzione di corrente, l’anodo rilascia ioni di litio verso il catodo, generando un flusso di elettroni». Invece, durante la ricarica, «accade l’opposto: il catodo rilascia ioni di litio e l’anodo li riceve».

L’Australia è il maggior produttore mondiale di litio, seguita da Cile e Cina. Tuttavia, come per numerosi altri minerali critici, la Cina domina la raffinazione: il Paese processa oltre il 70% del litio mondiale. Considerato il ruolo cruciale che il litio ricopre nella transizione dai motori a combustione interna agli EV, la posizione dominante della Cina dovrebbe preoccupare le aziende e i produttori statunitensi. Le organizzazioni che prevedono di aumentare l’uso di litio dovrebbero analizzare la propria catena di approvvigionamento e valutare forniture alternative al di fuori della Cina. 

Grafite (Gr/C)

• Principali utilizzi: batterie ed elettrodi; motori elettrici; ritardanti di fiamma; forni ad alta temperatura («materiali refrattari»). 
• Quota lavorata negli Stati Uniti: Nessuna
• Primo produttore mondiale: Cina

La grafite, che si trova in natura in cristalli neri e masse cristalline, è una forma stabile del carbonio apprezzata per le sue proprietà chimiche e termiche. La stabilità e l’elevata conducibilità elettrica la rendono utile in settori come metallurgia, aerospazio, difesa e automotive. All'interno della filiera elettronica, la grafite è essenziale nella produzione di batterie, elettrodi, circuiti stampati e componenti IP&E (interconnessione, passivi ed elettromeccanici). 

La Cina guida la produzione mondiale di grafite sia nell’estrazione sia nella raffinazione, detenendo così un ruolo dominante nella filiera globale del minerale. Altri grandi produttori sono India, Brasile e Paesi africani come Mozambico e Tanzania. Gli Stati Uniti non processano grafite a livello nazionale dagli anni ’50, anche se lo USGS ha individuato riserve in diversi Stati, tra cui Alaska, Colorado, Montana, Pennsylvania e Texas. Tali riserve potranno rappresentare una fonte nazionale in futuro, ma attualmente i produttori statunitensi dipendono ancora da filiere che passano per la Cina. 

Nichel (Ni)

• Principali utilizzi: batterie ed elettrodi; motori elettrici; ritardanti di fiamma; forni ad alta temperatura («materiali refrattari»). 
• Quota lavorata negli Stati Uniti: Nessuna
• Primo produttore mondiale: Cina

Il nichel è un metallo di transizione resistente alla corrosione e con proprietà che lo rendono strategico in numerosi prodotti e settori industriali. Ha un alto punto di fusione, è molto duttile e magnetico sotto una certa temperatura. Trova impiego nell’industria delle leghe metalliche, aerospaziale, batterie e rivestimenti. Secondo il Nickel Institute, il nichel è «essenziale in centinaia di migliaia di prodotti». La produzione globale di nichel ha raggiunto circa 3,7 milioni di tonnellate nel 2023, con una domanda stimata in crescita fino a 4,7 milioni di tonnellate entro il 2030. 

L’Indonesia è di gran lunga il maggior produttore mondiale di nichel, con quasi due milioni di tonnellate estratte ogni anno. Seguono Filippine, Nuova Caledonia e Russia. Secondo la società di ricerca Oregon Group, il nichel è attualmente oggetto di una guerra commerciale globale tra l’Indonesia e i Paesi occidentali. L’organizzazione rileva che l’Indonesia ha abbassato il prezzo del minerale di oltre il 50% negli ultimi due anni per estromettere la concorrenza internazionale. 

Gallio (Ga)

• Principali utilizzi: semiconduttori; pannelli solari; LED; leghe metalliche.
• Quota lavorata negli Stati Uniti: Nessuna
• Primo produttore mondiale: Cina

Il gallio è un metallo argentato simile all’alluminio, utilizzato nei settori dell’elettronica, dell’energia, dell’aerospazio e della difesa. È centrale nei processi di drogaggio dei semiconduttori, venendo spesso aggiunto al silicio per modificarne conducibilità e proprietà strutturali. Associato all’azoto, forma il nitruro di gallio (GaN), materiale semiconduttore preferito al silicio per la realizzazione di chip più rapidi ed efficienti.

La Cina attualmente domina in modo assoluto sia l’estrazione sia la raffinazione del gallio, seguita da Corea del Sud, Ucraina, Russia e Kazakistan. Il gallio ha già dimostrato di essere vulnerabile a gravi interruzioni della catena di approvvigionamento: nel dicembre 2024 la Cina ha vietato l’esportazione del minerale critico alle aziende statunitensi, una decisione strategica che continua a generare criticità logistiche e produttive alle imprese americane. 

Z2Data supporta la gestione del rischio relativo ai minerali critici 

La piattaforma SCRM di Z2Data consente a OEM e imprese di identificare i minerali critici da cui dipendono e localizzare le relative dipendenze geografiche. Z2Data offre due funzionalità chiave e complementari che permettono di valutare l’esposizione al rischio e implementare strategie mirate di mitigazione.

La piattaforma SCRM di Z2Data consente a OEM e imprese di identificare i minerali critici da cui dipendono e localizzare le relative dipendenze geografiche.

• Minerals Detection: Il tool SCRM raccoglie dichiarazioni complete sui materiali (FMD, Full Material Declarations) ed estrae i minerali critici utilizzati per la fabbricazione dei prodotti. Ciò rappresenta un valido punto di partenza per valutare il grado di dipendenza dai minerali critici.

• Minerals Database: Dopo aver identificato i minerali presenti nelle FMD, Z2Data è in grado di confrontare tali informazioni con il proprio database interno e completo sui minerali critici. Questo permette agli utenti di capire le principali origini dei materiali e il rischio potenziale di esposizione a fornitori critici come Cina, Russia e Repubblica Democratica del Congo (DRC).

Grazie a queste informazioni e insight, le organizzazioni possono avviare un framework SCRM per i minerali critici, valutando opzioni quali dual sourcing, diversificazione della catena di approvvigionamento e riduzione della dipendenza dalla Cina. Per scoprire come Z2Data supporta la gestione del rischio nella catena di approvvigionamento di minerali critici, prenoti una demo gratuita con uno dei nostri esperti prodotto.