Codiciadas por la administración Trump, que parece ir detrás de un acuerdo con Ucrania para su explotación, las llamadas tierras raras se cuentan hoy entre las materias primas más preciadas por la industria. Esto es gracias a las propiedades que aportan a distintas aplicaciones tecnológicas, incluyendo algunas muy valoradas para la transición ecológica.
Ni son tierras, ni son raras. Lo primero procede de una denominación antigua de ciertos óxidos, antes de que se comprendiera la naturaleza de los elementos químicos. Lo segundo, de una presunta escasez que realmente es matizable, pero que justifica las ideas más extendidas sobre estos elementos: dependemos de ellos para nuestra tecnología, y dependemos de China para obtenerlos.
Pero ¿qué tienen estos materiales que los hace tan especiales, qué tiene China para acaparar el suministro, y qué hay de cierto y qué no en lo que conocemos como tierras raras?
¿Qué son las tierras raras?
Son metales pesados de aspecto bastante homogéneo y que por sus semejanzas químicas suelen encontrarse mezclados en los mismos minerales
Todos ellos son metales pesados de aspecto bastante homogéneo, de un color plateado claro, y que por sus semejanzas químicas suelen encontrarse mezclados en los mismos minerales y menas.
¿Qué las hace especiales?
Las propiedades de las tierras raras que sustentan sus numerosas aplicaciones residen en la configuración atómica; más concretamente, en sus electrones. Al avanzar en la fila de los lantánidos en la tabla periódica, cada elemento añade un electrón más. Pero estos no se suman a la cáscara más exterior del átomo, la que determina su valencia o capacidad de formar enlaces y sus principales propiedades químicas, sino que se agregan a una capa algo más interna.
La ubicación de los electrones y sus cambios de estado originan las peculiaridades ópticas, magnéticas y otras de las tierras raras
La ubicación de estos electrones y sus cambios de estado originan las peculiaridades ópticas, magnéticas y otras que se aprovechan en los usos tecnológicos de las tierras raras.
¿Cuáles son sus usos en tecnología?
Los electrones desapareados en esas capas internas confieren un potente magnetismo permanente a algunos de estos elementos, como el neodimio, el praseodimio, el disprosio y el samario, que se emplean en aleaciones con otros metales. Los imanes de neodimio, los más potentes del mercado, se elaboran con una aleación de este elemento junto con hierro y boro.
Los imanes fabricados con tierras raras se utilizan en todo tipo de dispositivos tecnológicos
Algunas de estas aplicaciones convierten a las tierras raras en protagonistas de las energías verdes. Las aleaciones producen imanes resistentes al calor del interior de los motores. Su potente magnetismo multiplica la velocidad de giro en los generadores eólicos sin necesidad de utilizar sistemas de engranajes. Ingenieros chinos usan imanes de tierras raras para construir trenes de levitación magnética permanente que alcanzan altas velocidades con un bajo consumo energético.
Un ejemplo de las peculiaridades ópticas de las tierras raras. El óxido de holmio se ve de un color amarillento con luz natural, pero rosado bajo una lámpara fluorescente. / Wikimedia Commons
Además del magnetismo, la estimulación de esos electrones de los elementos de tierras raras produce emisiones lumínicas que justifican algunos de los usos tecnológicos de estos materiales, como la construcción de láseres.
El erbio es esencial en el transporte de datos a grandes distancias por los cables transoceánicos de fibra óptica
Otro elemento, el erbio, potencia la transmisión de las señales en los cables de fibra óptica, por lo que es esencial en el transporte de datos a grandes distancias, como en los cables transoceánicos.
¿Son realmente raras, o solo caras?
La historia de las tierras raras comenzó con una roca negra hallada en 1787 por Carl Axel Arrhenius en una cantera de la localidad sueca de Ytterby. El mineral, denominado ytterbita (después gadolinita), fue analizado por los químicos Johan Gadolin y Anders Gustav Ekeberg. De este mineral se obtuvo la primera de las tierras raras, el itrio, y posteriormente hasta otros siete de estos elementos: iterbio, terbio, erbio, disprosio, holmio, tulio y lutecio.
Su calificación de rareza aludía a la dificultad de identificar los distintos elementos y separar sus pequeñas cantidades que aparecían mezcladas en la gadolinita y otros minerales
Sin embargo, aunque relativamente abundantes, su dispersión en pequeñas cantidades y la dificultad de su extracción los convierte en materiales caros. Los primeros métodos eficientes de separación nacieron después de la Segunda Guerra Mundial, a partir de las técnicas empleadas por los científicos del proyecto Manhattan con el fin de eliminar las tierras raras que contaminaban el combustible nuclear necesario para fabricar la bomba atómica.
¿Por qué China?
A pesar de que China alberga los mayores yacimientos de tierras raras, está sobrerrepresentada en el mercado mundial: con un 37 % de las reservas globales, en ciertos momentos ha llegado a acaparar casi un 90 % de la producción. Este dominio chino es un fenómeno reciente: aún en la década de 1980, con un mercado mucho más pequeño que el actual, EE UU era el primer productor, seguido de otros más tradicionales como India, Brasil y Sudáfrica.
El explosivo ascenso de China al liderazgo de las tierras raras a partir de los años 90 se apoyó en una absoluta falta de reparos medioambientales
Pero el explosivo ascenso de China al liderazgo de las tierras raras a partir de los años 90 se apoyó en una absoluta falta de reparos medioambientales. Los procesos de extracción de estos elementos emplean productos tóxicos que en la región de Mongolia Interior han dejado grandes balsas de residuos peligrosos contaminando granjas y aldeas. Hoy al régimen chino le preocupa presentar ante el mundo una imagen de responsabilidad ambiental, pero es difícil transformar una industria tan contaminante.
La mina de Mountain Pass, en California, fue la mayor productora de tierras raras del mundo antes del ascenso de China. / Wikimedia Commons
¿Qué otros países producen tierras raras?
Vietnam y Brasil son casos opuestos al de China: poseen la segunda y tercera mayores reservas de tierras raras, con un 19 y un 18 %, respectivamente; y, sin embargo, sus volúmenes de producción son muy modestos.
Para evitar seguir contaminando su propio territorio, China ha desviado la mayor parte de su producción al estado de Kachin, una conflictiva región birmana fronteriza
Debido a la toxicidad de esta industria, en EE UU y otros países numerosas minas han ido abriendo y cerrando sucesivamente.
¿Qué hay de Europa y España?
En la provincia de Ciudad Real, el impacto ambiental fue la razón para denegar un proyecto de extracción en Matamulas
En la provincia de Ciudad Real, el impacto ambiental fue la razón para denegar un proyecto de extracción en Matamulas que habría cubierto gran parte de la demanda anual de tierras raras en la Unión Europea.
¿Qué otras posibles fuentes existen?
La demanda de tierras raras va a continuar multiplicándose en las próximas décadas, a medida que progrese la transición hacia energías y tecnologías verdes, pero sería insostenible avanzar en este camino a costa de una mayor degradación medioambiental en Birmania y otros países. Por ello, parte de las investigaciones relativas a estos elementos se dirigen a los objetivos de encontrar fuentes y métodos de separación más ecológicos.
Actualmente solo se recicla el 1 % de los materiales de tierras raras en los dispositivos electrónicos desechados
Pero además existen otras fuentes: los estudios han revelado la presencia de cantidades explotables de estos elementos en residuos como las cenizas de combustión del carbón y los escombros procedentes de la minería. Los investigadores indagan en la recuperación de los metales de tierras raras de diversas fuentes mediante procesos sostenibles, comercialmente viables y ambientalmente respetuosos.