Nichel: l’offerta non è più un problema?

Il nichel è un materiale chiave nelle batterie per auto elettriche. I produttori di auto elettriche sono preoccupati per le forniture a lungo termine. La domanda rischia infatti di superare l’offerta già nel 2025. Una nuova tecnologia cinese potrebbe mettere a disposizione un’ampia offerta a basso costo di nichel “classe uno”. La notizia ha sconvolto il mercato. Ma prima di gioirne è bene interrogarsi sulle incognite di carattere tecnico, ambientale, economico, oltre che sulle possibili implicazioni di carattere geopolitico. Se l’Occidente sembra trattare con approssimazione la sicurezza delle catene di approvvigionamento, la Cina è invece sempre più attiva nel cercare di creare una sorta di monopolio.

Conosciuto trai i minatori come il “rame del diavolo”, il nichel è un materiale necessario per la produzione di acciaio inossidabile, ma è sempre più chiave anche nella produzione di catodi delle batterie per auto elettriche in quanto ne aumentano l’autonomia diminuendone al contempo i tempi di ricarica.

Attualmente la produzione di nichel è assorbita per il 70% dall’acciaio inossidabile, mentre solo il 5% viene impiegato nella produzione di batterie. Percentuali destinate a mutare nei prossimi decenni, spinte dalla transizione energetica e in particolare dalla domanda di batterie necessarie all’elettrificazione dei trasporti.

La crescente importanza del nichel è racchiusa in un tweet in cui Elon Musk afferma che: “il nichel è la nostra più grande preoccupazione per il possibile ridimensionamento della produzione di celle agli ioni di litio”.

I produttori di auto elettriche sono infatti preoccupati per le forniture a lungo termine. Entro il 2025 la spinta dei consumi nel settore dei veicoli elettrici porterà il fabbisogno del materiale di elevata purezza utilizzato nelle batterie, noto come nichel di “classe uno”, a superare l’offerta. Per evitarlo, nel prossimo decennio la produzione annuale dovrà aumentare di circa 1 milione di tonnellate arrivando quindi a oltre 3,5 mil. ton. annue.

Le batterie nichel-cobalto-alluminio (NCA), nichel-cobalto-manganese (NCM) e NMC 811 (8 parti di nichel, 1 parte per manganese e cobalto) vengono prodotte su una scala sempre maggiore. Quest’ultima in particolare contiene un terzo del cobalto e quasi il doppio del nichel ed è stata ideata proprio per ridurre la dipendenza dal cobalto, particolarmente costoso e con una catena di approvvigionamento complessa.

Tuttavia, il nichel e il suo approvvigionamento non sono esenti da criticità, a partire dalla differenza tra quello “classe uno” e quello “classe due”. A tal fine è utile uno sguardo di carattere geologico:

• Il nichel “classe uno” si ricava storicamente da depositi di solfuri che coprono circa il 30% delle risorse di nickel conosciute
• il cosiddetto nichel di “classe due” si ottiene dai lateriti, che rappresentano il restante 70% delle risorse conosciute.

Il principale vantaggio dei minerali solforati è che richiedono un processo di trattamento relativamente semplice (flottazione + pirometallurgico). Al contrario, non esiste una tecnica semplice per la separazione della laterite nelle rocce ultramafiche (che devono essere completamente fuse o sciolte per consentirne l’estrazione) che necessitano quindi di grandi economie di scala e grandi investimenti.  

Una possibile rivoluzione nel mercato del nichel?

Una possibile risposta alle criticità fin qui presentate è arrivata a stretto giro dal tweet di Musk generando un vero e proprio tsunami nel mercato: una nuova tecnologia che trasformerà, a basso costo, i depositi di laterite di “classe due” in metallo di “classe uno”.

Tsingshan Holding Group, il più grande produttore al mondo di acciaio inossidabile, si propone di convertire ghisa-nichel (Nickel Pig Iron, NPI), che contiene generalmente circa il 5-15% di nichel, in metallina (“matte” in inglese) al 75% di nichel: un prodotto che può essere inserito nello stesso segmento di mercato del nichel “classe uno”.

La sigla tra Tsingshan e le aziende cinesi CNGR Advanced Material e Huayou Cobalt dell’accordo per la fornitura di 100.000 ton. di metallina di nichel a partire da ottobre 2021 ha fatto crollare la quotazione del nichel a tre mesi dell’LME dal massimo di sette anni (20.000 doll./ton.) al minimo da novembre 2020 (16.000 doll./ton.).

Il mercato dopo il primo scossone ora cerca di capire la reale portata dell’annuncio e soprattutto se questo influirà sulla catena di approvvigionamento globale del nichel.

Tra incognite di natura tecnica…

Nessuno mette in dubbio le credenziali di ricerca e sviluppo di Tsingshan e non ci sono motivazioni tecniche per cui questa tecnologia non possa funzionare. Il processo non è nuovo, ma richiede un’ulteriore fase (pirometallurgica, dove si fornisce calore e zolfo) di cui di fatto, come fa notare Goldman Sachs, non esiste un precedente.

Ma più delle incognite di natura tecnica, sollevano perplessità quelle di natura economica ed ambientale. Partendo da queste ultime, un grave inconveniente che potrebbe limitare il potenziale impatto del NPI sul mercato delle batterie riguarda le pesanti emissioni di carbonio. Il nuovo rapporto della Iea The Role of Critical Minerals in Clean Energy Transitions presenta dati solo leggermente più ottimistici delle stime Wood Mackenzie: la produzione di NPI ha un’intensità che va da 40 a 90 ton. CO₂ equivalente per tonnellata di nichel (ton.CO₂e/ton.).

…ambientale…

L’elaborazione richiesta da questo processo aggiuntivo non farà che aumentare questa intensità introducendo anche emissioni di anidride solforosa (SO₂) dovuta ai processi pirometallurgici. In confronto, le miniere di solfuro tradizionali emettono tipicamente meno di 10 ton.CO₂e/ton. di nichel e il trattamento HPAL (lisciviazione acida ad alta pressione) delle lateriti è tipicamente inferiore a 40 ton.CO₂e/ton. di nichel. La media dell’industria del nichel è circa 36 ton.CO₂e/ton. di nichel.

Questo punto consente di aprire un’ulteriore breve parentesi di perplessità: uno dei grafici presenti nel rapporto Iea che sta maggiormente circolando è quello che presenta l’impatto emissivo dei minerali necessari per la produzione di batterie. Per il nichel vi si riporta il dato relativo ai soli solfuri, ma come abbiamo visto (e come sostenuto da molti esperti della mining intelligence) il nichel per batterie verrà largamente approvvigionato anche da lateriti. Qualora le indicazioni sulle emissioni di gas serra per la produzione di batterie fossero dedotte da quel dato, va da sé che non risulterebbero particolarmente attendibili.

Tsingshan ha risposto a queste preoccupazioni dichiarando di voler realizzare impianti di energia eolica e solare per 2 GW oltre ad un progetto idroelettrico da 5 GW in grado di azzerare le emissioni di CO₂ nei suoi impianti in Indonesia. Va da sé che ci vorranno alcuni anni per costruire i parchi eolici e solari, e parecchi di più per rendere operativa la centrale idroelettrica poiché questo è un progetto più costoso e più impegnativo dal punto di vista ambientale e sociale.

…ed economica

Ma ulteriori perplessità derivano dalla sostenibilità economica dell’operazione: i costi di produzione di NPI variano tra i 7,7 e i 9,9 doll./kg e si stima che la produzione metallina di nichel potrebbe aggiungere un extra di 4,4. doll./kg. Considerando che questi prodotti sono quotati a circa l’85% del prezzo di vendita del nichel all’LME e che solo i costi dei parchi eolici e solari potrebbero essere di 2,9 miliardi di dollari, tutto fa credere che il nichel prodotto non sarà particolarmente economico.

Un ulteriore interrogativo lo solleva il fatto che la Cina ha realizzato grandi investimenti in Indonesia in nuovi impianti per recuperare nichel e cobalto separatamente l’uno dall’altro da minerali di laterite di bassa qualità (cd. processo di lisciviazione acida ad alta pressione – HPAL): perché non fare affidamento su questi impianti?

Una possibilità è che la Cina stia producendo e consumando molte più batterie di quanto gli esperti e gli osservatori occidentali credano e stimi di aumentarne il consumo oltre le attuali aspettative su una tempistica accelerata: da qui l’urgenza di procurarsi nuove fonti di approvvigionamento.

Cina: tra mercato interno e ambizioni egemoniche

E questo è solo per l’uso domestico. Con la proprietà della materia prima e la capacità di raffinazione, la Cina non vuole solo un mercato interno robusto, ma intende dominare il mercato mondiale.

Il rischio è che la Cina stia puntando a ridurre e mantenere bassi i prezzi abbastanza a lungo da rimandare gli investimenti occidentali in nuova produzione in modo che i produttori occidentali non abbiano altra scelta che dipendere completamente dall’industria cinese delle batterie. Non è un mistero che l’Impero di Mezzo voglia essere la “Silicon Valley”, o la moderna Detroit delle batterie, dei veicoli elettrici e della relativa catena di fornitura nel suo complesso.

Con il mercato occidentale sempre più attento ai fattori ESG ci si aspetterebbe che difficilmente questa produzione sia destinata a produttori e consumatori di Europa ed USA ma, anche se destinata al mercato interno, avrà un impatto sul mercato globale. Non dimentichiamo che gran parte del successo e della crescita futura di Tesla è nella sua gigafactory di batterie con sede in Cina.

Una questione di sicurezza energetica

Il nuovo rapporto Iea sancisce ufficialmente l’entrata dei minerali critici nel novero della sicurezza energetica. Tuttavia, nelle azioni da intraprendere si limita a mere dichiarazioni di intenti circa il rafforzamento della resilienza delle catene di approvvigionamento e la trasparenza del mercato.

È evidente invece che la Cina intende dominare il mercato. Lo dimostra lo stretto legame industriale instaurato con l’Indonesia (primo produttore globale): investendo in miniere e nella produzione di batterie con tecnologie proprie (15 mld. doll. il piano della sola Tsingshan), la Cina fa leva sul divieto indonesiano all’esportazione di nichel per creare di fatto una sorta di monopolio.

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Giovanni Brussato è ingegnere minerario e autore del volume Energia verde? Prepariamoci a scavare, ed. Montaonda. Per approfondire si rimanda al capitolo “Nichel: una questione di classe”.

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Foto: Michael Thirnbeck