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Nov 10, 2023

Elon Musk vuole un futuro per i motori elettrici senza metalli delle terre rare

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Molti veicoli elettrici (EV) sfruttano le proprietà magnetiche permanenti dei metalli delle terre rare per rendere i loro motori elettrici quanto più efficienti possibile.

All’inizio di quest’anno, Tesla ha annunciato che avrebbe eliminato i metalli delle terre rare (come il neodimio) nei suoi motori entro una data non specificata, citando problemi della catena di approvvigionamento e la tossicità generale del loro approvvigionamento.

Gli esperti stanno esplorando come Tesla riuscirà a portare a termine questa impresa ingegneristica e se richiederà alcuni compromessi in termini di prestazioni.

Il futuro dell’automobile è elettrico. Le aziende automobilistiche e i governi stanno passando (anche se per alcuni, non abbastanza rapidamente) da un’esistenza ad alto consumo di gas ad autostrade e strade secondarie senza emissioni. Ma questo futuro dei veicoli elettrici non è privo di costi, e uno dei più grandi, sia a livello finanziario che politico, è l’approvvigionamento dei metalli delle terre rare presenti nei motori magnetici che alimentano la rivoluzione dei veicoli elettrici.

Prendiamo, ad esempio, il neodimio. Se combinato con elementi come ferro e boro, crea un campo magnetico continuo. Questo campo magnetico interagisce con un campo elettromagnetico creato dagli elettroni che fluiscono attraverso le bobine di filo nel motore. Questo straordinario pezzo di ingegneria è ciò che fa ruotare l'albero del motore e muove un Tesla EV nel modo più efficiente possibile.

All’inizio di quest’anno, Tesla ha annunciato l’intenzione di creare un nuovo motore completamente privo di metalli delle terre rare. Le prime auto Tesla erano dotate di un motore a induzione CA (da qui il nome dell'inventore originale del motore, Nikola Tesla), che non richiedeva metalli delle terre rare. Ma le cose sono cambiate con la Model 3 e il suo motore magnetico sempre attivo. Sebbene l’azienda abbia ridotto la necessità di metalli delle terre rare del 25% dal 2017, secondo Tesla la Model Y ne utilizza ancora 520 grammi.

Questo è tutto per dire che i metalli delle terre rare come il neodimio (e gli additivi comunemente usati come disprosio, terbio e praesodimio) sono piuttosto importanti. Ma come suggerisce il nome, non sono proprio facili da trovare. Sebbene tecnicamente possano provenire da qualsiasi parte del mondo, la Cina è diventata uno dei principali sportelli unici per i metalli delle terre rare, il che potrebbe rappresentare un problema se le relazioni USA-Cina andassero di male in peggio. Temendo questo scenario peggiore, l’Inflation Reduction Act dell’amministrazione Biden prevede che i componenti critici dei veicoli elettrici siano prodotti a livello nazionale. Quindi, anche se eliminare i metalli delle terre rare è certamente una sfida ingegneristica, è probabile che nel lungo termine riduca i costi finanziari e politici.

Ma quale altro elemento potrebbe colmare il divario magnetico? Secondo Wired, uno dei principali candidati per sostituire il neodimio è probabilmente la ferrite, un composto ceramico di ossido di ferro presente in una varietà di dispositivi elettronici. Questo materiale offre alcuni vantaggi importanti: la resistenza alla corrosione e il basso costo sono i principali tra questi.

Tuttavia, come nota anche Wired, la ferrite ha circa un decimo della forza magnetica del neodimio, il che significa che qualsiasi magnete in ferrite dovrà probabilmente essere più grande e più pesante del suo predecessore. E nel mondo dei veicoli elettrici, "più grande" e "più pesante" sono due parole che di solito non vuoi sentire, soprattutto quando sfruttare ogni miglio possibile è ciò che aiuta a vendere la tecnologia alla popolazione in generale.

È improbabile che una soluzione del genere sia semplice come "ingrandire il magnete" e richiederà invece una rielaborazione del motore per implementare questo nuovo design privo di neodimio. Anche se Tesla riuscisse a gestire la rilavorazione senza grossi compromessi, l’utilizzo da parte dell’azienda di metalli delle terre rare rappresenta solo una frazione del consumo totale mondiale, e questi metalli probabilmente rimarranno vitali per l’elettronica e i veicoli elettrici anche in futuro.

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