Il rovescio della medagliaL’altalena dei costi delle green tech e l’esplosione della domanda di minerali critici

Il crescente utilizzo di tecnologie pulite per la decarbonizzazione del settore energetico potrebbe danneggiare in modo critico la disponibilità e la affidabilità delle forniture

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Questo articolo è stato originariamente pubblicato sul numero 54 di We – World Energy, il magazine di Eni

Vi è una profonda differenza tra un sistema energetico alimentato da tecnologie energetiche pulite e uno alimentato dalle tradizionali risorse di idrocarburi. La costruzione di impianti solari fotovoltaici, di parchi eolici e di veicoli elettrici (EV, Electric Vehicle) richiede in generale più minerali rispetto ai corrispondenti impianti e mezzi alimentati a combustibili fossili. Una tipica automobile elettrica necessita di un input di minerali pari a sei volte quello di una vettura tradizionale, e un impianto eolico onshore richiede nove volte le risorse minerarie necessarie a una centrale elettrica a gas. Dal 2010, con l’aumento della quota di energie rinnovabili, la quantità media di minerali necessaria per una nuova unità di capacità di generazione elettrica è aumentata del 50 percento.

La tipologia delle risorse minerarie utilizzate varia secondo la tecnologia: litio, nichel, cobalto, manganese e grafite sono fondamentali per le prestazioni, la longevità e la densità energetica delle batterie, mentre per i magneti permanenti, componenti chiave delle turbine eoliche e dei motori dei veicoli elettrici, a essere essenziali sono gli elementi delle terre rare. Le reti elettriche necessitano di enormi quantità di rame e alluminio, e il rame è la pietra angolare di tutte le tecnologie relative all’elettricità. 

Il passaggio a un sistema di energia pulita determinerà inevitabilmente un fortissimo aumento del fabbisogno di questi minerali. L’International Energy Agency (IEA) nel suo Stated Policies Scenario (STEPS) stima che nel 2050 il fabbisogno complessivo di minerali critici per le tecnologie energetiche pulite sarà quasi il triplo di quello attuale, e nel Net Zero by 2050 Scenario, in cui il mondo intero raggiunge lo zero netto di emissioni entro il 2050, prevede livelli record di utilizzo dell’energia pulita, livelli che nel 2050 richiederanno un input di minerali pari a circa cinque volte quello odierno. 

La prospettiva di un rapido aumento della domanda di minerali critici (ben oltre quanto visto finora) solleva interrogativi sulla disponibilità e affidabilità delle forniture. Gli attuali piani di approvvigionamento e investimento sono orientati a un mondo di azioni graduali che sono insufficienti ad affrontare i cambiamenti climatici, con conseguente maggior rischio di ritardo dell’offerta rispetto alla domanda prevista dai diversi scenari climatici. 

Le sfide sono aggravate dai considerevoli lead time necessari allo sviluppo di nuovi progetti, dal calo della qualità delle risorse, dalla sempre maggior vigilanza sulle prestazioni ambientali e sociali, e dalla mancanza di differenziazione geografica nelle operazioni di estrazione e lavorazione. Per esempio, le prime tre nazioni produttrici del mondo controllano ben più dei tre quarti della produzione mondiale di litio, cobalto e terre rare, e la lavorazione vede un livello di concentrazione ancor più alto, con fortissima presenza della Cina su tutta la linea. In passato, le tensioni nell’equilibrio tra domanda e offerta dei diversi minerali hanno portato a ulteriori investimenti e misure finalizzati a moderare o sostituire la domanda, ma si è trattato di risposte tardive accompagnate da una notevole volatilità dei prezzi; in futuro, episodi analoghi potrebbero intervenire a ritardare le transizioni verso l’energia pulita e ad aumentarne i costi. Ma stante l’urgenza di ridurre le emissioni, questa è un’eventualità che il mondo non può permettersi. 

L’altalena dei costi delle green tech
Di recente i prezzi di molti minerali e metalli essenziali per le tecnologie energetiche pulite sono saliti alle stelle per effetto del combinarsi di aumento della domanda, interruzione delle catene di fornitura, intensificarsi delle tensioni geopolitiche e accentuarsi delle preoccupazioni per l’irrigidirsi dell’offerta. Nel 2021 i prezzi di litio e cobalto sono più che raddoppiati, e quelli di rame, nichel e alluminio sono tutti aumentati all’incirca tra il 25 percento e il 40 percento. Questo rialzo dei prezzi si è protratto per i primi mesi del 2022, pur con una lieve diminuzione negli ultimi mesi. Il caso del litio è particolarmente clamoroso: tra gennaio e aprile i prezzi sono aumentati di due volte e mezzo. Per la maggior parte dei minerali e dei metalli, dall’inizio del 2021 l’aumento dei prezzi ha eguagliato e anche superato i maggiori aumenti annui degli anni 2010. 

Le incertezze sulle forniture russe hanno esacerbato le tensioni del mercato. La Russia è il principale produttore mondiale di palladio (43 percento), metallo raro usato nei convertitori catalitici delle automobili; il paese è inoltre il maggior produttore di nichel di classe 1 per batterie, con il 20 percento della quota di mercato, il secondo produttore mondiale di alluminio (6 percento), il secondo di cobalto e il quarto di grafite. 

L’impennata dei prezzi dei minerali critici si ripercuote pesantemente sui costi delle tecnologie energetiche pulite, invertendo la decennale tendenza al calo dei costi. Nel 2021 i prezzi delle turbine eoliche sono aumentati del nove percento e quelli dei moduli solari fotovoltaici del 16 percento. I prezzi delle batterie agli ioni di litio subiranno probabilmente un forte incremento nel 2022, perché l’impatto dell’aumento dei prezzi delle materie prime si riverserà sui prezzi finali. 

Per fare un esempio, alla metà del decennio scorso, quando in tutto il mondo le gigafactory di batterie in funzione o in corso di costruzione erano solo tre, i materiali catodici incidevano per meno del 5 percento sul costo dei pacchi di batterie agli ioni di litio, mentre oggi, con circa 300 gigafactory in diverse fasi di pianificazione e costruzione (dati ad aprile 2022), questi materiali incidono per più del 20 percento. Si stima che all’inizio del 2022 il rialzo dei prezzi dei materiali catodici abbia determinato una pressione al rialzo sui costi dei pacchi di batterie agli ioni di litio del 20 percento sui livelli del 2020 e del 15 percento sui livelli del 2021.

In Cina, l’incessante ascesa dei prezzi del litio si sta già traducendo in un rialzo dei prezzi dei veicoli elettrici, con Tesla e BYD ad annunciare, nel marzo 2022, aumenti dei prezzi dal 2 al 5 percento. Tutto questo non significa certo che non si possano ridurre ancora i costi delle tecnologie energetiche pulite, ma l’aumento dei costi delle materie prime rende la battaglia sempre più ardua sul breve termine. Gli alti prezzi dei materiali impongono di raddoppiare gli sforzi che cercano di ridurre i costi per altre vie (p.e. innovazione tecnologica, miglioramento dell’efficienza ed economie di scala), nell’intento di mantenere continuamente discendente la traiettoria dei costi complessivi. Diversamente, le importanti interruzioni delle catene di fornitura e l’aumento dei costi potrebbero far salire il costo delle tecnologie energetiche pulite, potenzialmente rallentando l’implementazione di tali tecnologie e, in generale, le transizioni verso l’energia pulita

Fonti nuove e più diversificate
Mentre accelerano gli sforzi per ridurre le emissioni, i vari paesi devono anche assicurarsi che i loro sistemi energetici rimangano resilienti e sicuri. La sempre maggior importanza dei minerali critici in un sistema energetico in via di decarbonizzazione impone ai decisori delle politiche energetiche e agli stakeholder del settore di espandere i propri orizzonti e prendere in considerazione nuove potenziali vulnerabilità. Un sistema energetico elettrificato e ricco di energie rinnovabili non basta a dissolvere le preoccupazioni per la volatilità dei prezzi e la sicurezza degli approvvigionamenti.

Per le forniture di minerali, i rischi sono reali, ma governo e industria possono mitigarli con politiche e azioni a tutto tondo. Nel rapporto speciale “Role of Critical Minerals in Clean Energy Transitions”, la IEA presenta le aree d’azione chiave per assicurare forniture di minerali affidabili e sostenibili. È fondamentale aumentare gli investimenti in nuove strutture di estrazione e di lavorazione; per attirare capitali verso nuovi progetti, i decisori politici devono dare segnali chiari sulle proprie ambizioni climatiche e su come trasformeranno gli obiettivi in azione, adottando misure a sostegno delle prospezioni geologiche e della semplificazione delle procedure autorizzative.

Sul lato della domanda come su quello della produzione, l’innovazione tecnologica può apportare vantaggi concreti in termini di sicurezza, promuovendo un uso più efficiente dei materiali, consentendone la sostituzione e sbloccando nuove forniture di dimensioni importanti. Per esempio, nell’ultimo decennio la riduzione del 40-50 percento dell’uso di argento e silicio nelle celle solari ha portato a un aumento spettacolare della diffusione del solare fotovoltaico. Le tecnologie di produzione emergenti, quali l’estrazione diretta del litio e il recupero migliorato dei metalli dai flussi di rifiuti e dai minerali poveri, possono potenzialmente portare un cambiamento radicale nei volumi degli approvvigionamenti futuri. 

Inoltre, il riuso e il riciclaggio possono alleviare la pressione sulle forniture primarie riducendo gli impatti ambientali e sociali negativi associati all’estrazione e alla lavorazione dei minerali. Per esempio, le batterie esauste dei veicoli elettrici potrebbero essere riutilizzate per applicazioni di stoccaggio in rete. Servono sistemi di raccolta migliori e investimenti maggiori in nuovi impianti di riciclo e infrastrutture di supporto che consentano di estrarre i minerali critici dalle batterie esauste e dalle altre tecnologie energetiche pulite che raggiungeranno il fine vita nei prossimi decenni.

Una strategia ad ampio raggio
Dette misure dovranno essere integrate in una strategia ad ampio raggio che abbracci anche standard di resilienza, trasparenza e sostenibilità della catena di fornitura. Gli sforzi per incentivare il miglioramento delle prestazioni ambientali e sociali possono aumentare i volumi prodotti in modo sostenibile e responsabile e ridurre i costi di approvvigionamento; premiare sul mercato gli attori del settore dotati di solidi standard ambientali e sociali servirà ad attrarre nuovi fornitori in un mercato più diversificato.

Nel mondo non c’è carenza di risorse, anzi, ci sono grandi opportunità per chi sia in grado di produrre minerali in modo sostenibile e responsabile. Nessun paese può risolvere questi problemi da solo: è essenziale rafforzare la cooperazione internazionale tra produttori e consumatori. Ecco come si prospetta la sicurezza energetica nel XXI secolo, con la transizione verso un sistema energetico pulito a mettere in gioco nuovi modelli di scambio dell’energia, nuovi paesi e nuove considerazioni geopolitiche. Dobbiamo prestare grande attenzione a tutte le possibili vulnerabilità. Sarà la risposta dei decisori politici e delle aziende a decidere se i minerali critici rimarranno un fattore abilitante o diventeranno un collo di bottiglia nelle transizioni verso l’energia pulita.

Tae-Yoon Kim è analista energetico presso l’International Energy Agency (IEA), contribuisce al World Energy Outlook ed è autore del rapporto speciale dell’Agenzia sul ruolo dei minerali critici nella transizione energetica. Prima di entrare alla IEA, Tae-Yoon ha lavorato alla Banca mondiale.

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