Estrazione di NEO: Per contribuire a sostenere le forniture di materiali di metalli rari
Il più grande problema tecnologico che l'umanità dovrà affrontare nel prossimo decennio è il numero di risorse disponibili, come i metalli delle terre rare. Con il continuo aumento della popolazione e l'uso dei metalli delle terre rare nelle applicazioni tecnologiche - come i veicoli elettrici, le batterie, i telefoni cellulari e altri dispositivi portatili - la domanda di risorse necessarie per la realizzazione di questi prodotti mette a dura prova le linee di approvvigionamento esistenti e le riserve globali di questi metalli. Questi metalli e composti rari saranno completamente rimossi dalla Terra se ci sarà un'escalation drammatica nel loro utilizzo (Hayes, 2020). Alcune soluzioni consistono nell'aumentare l'efficienza del riciclo o nell'aumentare l'efficienza dei prodotti a base di terre rare, come le batterie, per cominciare, richiedendo così meno materiali per la produzione di questi prodotti. Queste soluzioni sono fattibili al momento. Tuttavia, nessuna di queste soluzioni da sola aiuterà a sostenere le forniture di questi materiali rari a lungo termine. La soluzione con il maggior potenziale per sostenere lo sviluppo tecnologico e fornire i materiali per costruire tecnologie avanzate richiede una soluzione progressiva: l'estrazione di oggetti vicini alla Terra (NEO).
L'estrazione dei NEO è comunemente chiamata "estrazione di asteroidi". Nella fascia degli asteroidi, e anche in prossimità dell'orbita terrestre, passano asteroidi o altri oggetti contenenti materiali necessari per una società tecnologica avanzata. I più preziosi sono gli asteroidi di tipo M, composti principalmente da metalli. Questi asteroidi metallici sono spesso composti da sostanze di ferro/nichel. Si pensa che alcuni asteroidi contengano anche altri metalli preziosi come cobalto, oro e platino (Lewis, 1998), (Elvis, 2021). Soprattutto nell'uso delle batterie agli ioni di litio, il nichel e il cobalto di alta qualità sono necessari per il funzionamento delle batterie. Sulla Terra, questi materiali sono limitati a regioni selezionate del mondo, spesso con condizioni di lavoro disumane o scadenti.
Un'altra categoria di NEO è quella che contiene acqua. Sulla Terra, le Nazioni Unite prevedono che la popolazione aumenterà fino a 8,5 miliardi di persone entro la fine del prossimo decennio, aggiungendo tre quarti di miliardo di persone (Nazioni Unite, 2015). Analogamente, Castelo (2021) ha rilevato che il 70% della superficie terrestre è costituito da acqua, di cui solo il 3% è acqua dolce. Tenendo conto di tutta l'acqua dolce inaccessibile, solo lo 0,4% è acqua utilizzabile e potabile. Il restante 0,4% sarà suddiviso tra la popolazione prevista di 8,5 miliardi di persone entro il 2030. Come già detto, alcuni NEO contengono acqua e anche una semplice tecnologia, come il calore in uno spazio chiuso, potrebbe liberare un'abbondante riserva d'acqua. Quest'acqua potrebbe essere distribuita per evitare disidratazione, siccità o razioni d'acqua sulla Terra.
Detto questo, è essenziale affermare che lo sviluppo di questa tecnologia e infrastruttura non sarebbe facile, economico o veloce. Tuttavia, è vitale per la sopravvivenza e la progressione della razza umana. L'afflusso di metalli, acqua e altri composti essenziali alleggerirà lo stress delle industrie al di fuori della tecnologia e dell'alimentazione, come l'edilizia, l'aviazione, l'industria automobilistica, le energie rinnovabili e quasi tutte le altre necessità industriali della Terra.
Questi materiali non saranno solo accessibili, ma anche economici. Nell'immagazzinamento dell'energia, ad esempio, un asteroide estratto con una quantità sostanziale di nichel di classe 1 ridurrà considerevolmente il prezzo della batteria e il risparmio dovrebbe ricadere sul consumatore. Questo effetto di trascinamento renderà l'accumulo di energia e i veicoli elettrici più accessibili. Anche applicazioni semplici come l'acciaio per gli edifici o l'alluminio per le carrozzerie delle auto ridurrebbero significativamente il costo di produzione.
Una conseguenza non intenzionale della modernizzazione dell'industria spaziale è la creazione dell'infrastruttura per catturare ed estrarre asteroidi in orbita, sulla superficie lunare o trasportarli sulla Terra. Questa infrastruttura farà progredire l'industria spaziale. Creando un ambiente in cui lo spazio sia accessibile a un maggior numero di persone con minori investimenti fiscali, i metalli estratti nello spazio potrebbero fornire i materiali da costruzione per nuove stazioni spaziali orbitali o colonie lunari. Queste nuove strutture contribuiranno all'estrazione e alla raffinazione dei materiali. Di conseguenza, i razzi in partenza dalla Terra potranno essere più piccoli e con una maggiore capacità di passeggeri, poiché i materiali da costruzione - provenienti dallo spazio e non dalla Terra - ridurranno la necessità di carichi portati dalla superficie. Inoltre, questo minimizzerà anche i costi, riducendo la quantità di carburante necessaria per raggiungere l'orbita. Un razzo con più passeggeri, meno carico utile e quindi meno carburante farà crollare il costo per persona di un lancio orbitale (Weinzierl & Sarang, 2021). Le compagnie minerarie, quando costruiscono basi o stazioni orbitali, potrebbero compensare i costi di sviluppo fornendo un'opportunità per altre missioni intrasolari. Le missioni verso Marte o altri luoghi del sistema solare diventerebbero fattibili con la costruzione di questi porti.
Sebbene questa idea sia più che ambiziosa e tutt'altro che facile, la razza umana deve intraprendere l'attività di estrazione dei NEO e non solo, per sopravvivere nel prossimo secolo. La prova dei metalli terrestri rari e dell'acqua crea un ambiente sulla Terra in cui otto o addirittura nove miliardi di persone diventano sostenibili senza compromettere la qualità della vita. Un maggiore accesso ai materiali da costruzione renderebbe più economico lo sviluppo e la costruzione di nuovi edifici e infrastrutture. Infine, l'estrazione di asteroidi è un punto di svolta per la razza umana per diventare una specie intrasolare sicura, fornendo così sacche di vita umana nel sistema solare e creando una specie più sicura in caso di gravi traumi al pianeta Terra.
Riferimenti
Castelo, J. (2021, 6 marzo). Qual è la percentuale di acqua potabile sulla Terra? World Water Reserve. https://worldwaterreserve.com/water-crisis/percentage-of-drinkable-water-on-earth/.
Elvis, M. (2021). Asteroidi: Come amore, paura e avidità determineranno il nostro futuro nello spazio. Yale University Press.
Hayes, C. (2020, 14 settembre). Cosa succederà quando le materie prime si esauriranno? RSS. https://eandt.theiet.org/content/articles/2020/09/what-will-happen-when-the-raw-materials-run-out/.
Lewis, J. S. (1998). Minare il cielo: Ricchezze inesplorate da asteroidi, comete e pianeti. Addison-Wesley.
Nazioni Unite. (2015). Popolazione 2030: sfide demografiche e opportunità per la pianificazione dello sviluppo sostenibile. Nazioni Unite, Dipartimento degli Affari Economici e Sociali, Divisione Popolazione. https://www.un.org/en/development/desa/population/publications/pdf/trends/Population2030.pdf.
Weinzierl, M., & Sarang, M. (2021, 12 febbraio). L'era dello spazio commerciale è arrivata. Harvard Business Review. https://hbr.org/2021/02/the-commercial-space-age-is-here.
Nota: l'articolo è stato presentato per la Stanford Advanced Materials College Scholarship 2021.
