Come l'innovazione sta guidando la domanda di tantalio

Il tantalio è un metallo di transizione raro, morbido quando puro, blu-grigio, altamente resistente alla corrosione. Fa parte del gruppo dei metalli refrattari, che sono ampiamente utilizzati come componenti minori nelle leghe a causa della loro stabilità e delle elevate temperature di fusione, che per il tantalio è di 3.017°C. Il tantalio è ampiamente disperso nella crosta terrestre con una concentrazione media globale di appena 1-2 ppm.

L'inerzia chimica del tantalio lo rende una sostanza preziosa per le apparecchiature di laboratorio e come sostituto del platino. Il suo utilizzo principale oggi è nei condensatori al tantalio per apparecchiature elettroniche tra cui telefoni cellulari, lettori DVD e computer, nonché nei semiconduttori e in vari tipi di leghe e superleghe grazie alle sue prestazioni alle alte temperature nei motori e nelle turbine a gas. Ora è considerato un elemento critico dal punto di vista tecnologico dalla Commissione Europea (CE) ed è anche incluso negli elenchi dei minerali critici del Canada e degli Stati Uniti.

Il tantalio, spesso presente insieme al niobio, elemento del gruppo 5 chimicamente simile, si trova principalmente nel minerale tantalite-colombite (Fe, Mn) (Ta, Nb)2 O6. Si trova anche in alcuni minerali delle terre rare, tra cui la fergusonite (Y,REE) (Ta,Nb)O4 (che si trova nel progetto Nechalacho REE di Avalon) e la samarskite (Yb,Fe)2 (Ta,Nb)2O8. La tantalite-colombite si trova tipicamente nelle pegmatiti di litio-cesio-tantalio (LCT). Con la domanda in rapida crescita di materiali per batterie al litio, lo sviluppo di più pegmatiti LCT (incluso il progetto Separation Rapids Lithium di Avalon) contribuirà ad aumentarne l'offerta poiché la tantalite può essere facilmente prodotta come sottoprodotto del recupero del minerale di litio.

Continua ad esserci innovazione di nuove applicazioni per il tantalio in varie nuove tecnologie legate all'aviazione e all'aerospaziale a causa della sua stabilità, dove viene utilizzato nelle turbine a gas in volo. Le leghe di tantalio trovano applicazione anche nelle apparecchiature mediche perché non irritano se utilizzate per strumenti chirurgici ed sono totalmente inerti ai fluidi corporei, rendendole un materiale ideale per gli impianti chirurgici.

Questo metallo sta diventando sempre più richiesto come materiale per impianti grazie alla sua eccezionale biocompatibilità e all'elevato grado di duttilità e resistenza alla corrosione. Viene anche utilizzato per realizzare impianti ossei porosi e ad alta resistenza perché le ossa umane hanno una buona affinità per il tantalio. Ha anche la capacità di stimolare la crescita ossea.

L’innovazione continuerà ad aumentare la domanda di tantalio. La domanda globale nel 2021 è stata di 1.887 tonnellate e si prevede ora che cresca fino ad almeno 2.440 tonnellate entro il 2028, a seconda del ritmo dell’innovazione delle nuove applicazioni. I prezzi del tantalio attualmente variano da 210 dollari/kg a 360 dollari/kg, a seconda che vi sia o meno una produzione locale dei concentrati minerali e dei prodotti derivati.

È probabile che la domanda di tantalio nell’industria automobilistica acceleri con la transizione verso i veicoli elettrici dove i condensatori (o ultracondensatori) possono aiutare con lo stoccaggio dell’energia. Allo stesso modo, anche la crescente domanda di vari prodotti elettronici in cui lo stoccaggio dell’energia è importante, inclusi smartphone e computer portatili, nonché applicazioni mediche, contribuirà alla crescita della domanda. I condensatori al tantalio vengono utilizzati nei dispositivi medici impiantabili e vedranno un maggiore utilizzo nei dispositivi elettronici progettati per la salute e il benessere poiché continua ad esserci innovazione di nuovi prodotti interessanti nel settore elettronico applicabili alle cure mediche.

Il tantalio viene utilizzato anche nella produzione di semiconduttori come strato di diffusione a film sottile dove le sue prestazioni sono molto affidabili. Con le proprietà termiche, elettriche e meccaniche più stabili per una varietà di applicazioni di semiconduttori e temperature di funzionamento dei dispositivi, il tantalio offre i livelli di purezza più elevati. Anche la compatibilità del tantalio con il silicio e il biossido di silicio per la produzione di chip rappresenta un vantaggio significativo.

L'applicazione del tantalio nelle turbine a gas sfrutta la sua elevata temperatura di fusione. Il tantalio viene aggiunto alle superleghe a base di nichel per creare materiali con caratteristiche meccaniche a temperatura più elevata, migliore resistenza alla corrosione e maggiore durata. Nella cosiddetta sezione calda dei motori a turbina a gas, che costituisce circa il 50% del peso, il tantalio è un componente chiave sia delle superleghe monocristalline che policristalline. La funzione del tantalio nelle superleghe e il modo in cui ne migliora le prestazioni si è adattata a molte nuove tecnologie creando un nuovo gruppo di leghe.