Hace tres siglos, la tecnología de los molinos de viento utilizaba tres elementos químicos (carbono, calcio y hierro). Hace poco más de cien años, el motor de combustión requería del uso de al menos veinte. Hoy, de los 83 elementos de la tabla periódica, por lo menos 70 se encuentran en los teléfonos inteligentes y los vehículos eléctricos.
Dentro de esta categoría entran las tierras raras, conjunto de elementos químicos que, por su baja concentración aprovechable en la corteza terrestre, se han vuelto esenciales en televisores de pantalla plana, baterías inteligentes, lámparas fluorescentes compactas, teléfonos móviles, unidades de disco, vehículos eléctricos y turbinas eólicas.
El año pasado, el Dr. Martin Reich, académico del Departamento de Geología, publicó en coautoría una investigación sobre los minerales críticos para la transición energética, donde menciona la importancia de las tierras raras.
Tierras esenciales
Las tierras raras comprenden 17 elementos químicos: lantano, cerio, praseodimio, neodimio, prometio, samario, europio, gadolinio, terbio, disprosio, holmio, erbio, tulio, iterbio y lutecio (todos pertenecientes al grupo de los elementos lantánidos), además de escandio e itrio. Las propiedades del escandio difieren significativamente del resto de las tierras raras, por lo que la mayoría de la literatura especializada lo excluye, centrándose en los lantánidos y el itrio.
Tal como su nombre lo indica, las tierras raras presentan una muy baja abundancia en la corteza terrestre y, según su estructura electrónica, se dividen entre elementos más ligeros y otros más pesados. El límite entre ambos grupos se sitúa, en general, entre el europio y el terbio, aunque esta línea divisoria puede variar.
Debido a sus propiedades específicas (luminiscencia, almacenamiento de hidrógeno, estabilidad térmica, conductividad eléctrica y propiedades magnéticas, además de ópticas), estos elementos son importantes en metalurgia, petróleo, textiles y agricultura.
Sus propiedades magnéticas únicas mejoran la eficiencia y la potencia de los motores en los vehículos eléctricos. Cada vehículo eléctrico contiene unos 1,5 kg de tierras raras (con el neodimio aportando cerca de 600 g), por lo que la demanda de estos minerales ha generado preocupación sobre su disponibilidad futura.
Al menos 250 minerales de la Tierra contienen tierras raras, pero solo una docena de ellos se consideran económicamente viables para su extracción. Los más importantes son el fluorocarbonato bastnäsita y los fosfatos monacita y xenotima, los cuales son subproductos comunes en minas de oro, ilmenita, rutilo, casiterita y circón. Los principales depósitos de tierras raras son:
- Depósitos asociados a carbonatitas, encontrados en regiones interiores y marginales de los continentes (Mongolia Interior, el norte de Escandinavia-Península de Kola, el este de Canadá, la Zona del Rift de África Oriental, el sur de Brasil y el sur de China). El mayor depósito de tierras raras de carbonatita es Bayan Obo (China), que produce casi la mitad del suministro mundial, seguido de Mountain Pass (Estados Unidos) y Mount Weld (Australia).
- El segundo tipo son los depósitos de adsorción iónica alojados en regolito, formados en la superficie terrestre por meteorización química de carbonatitas ricas en tierras raras y rocas graníticas peralcalinas y calcoalcalinas. La mayoría de estos depósitos se encuentran en zonas tropicales en el sur de China, Brasil, Laos, Madagascar, Malawi, Myanmar (Birmania), Tailandia, Estados Unidos y Vietnam.
La producción de tierras raras está dominada por China (aprox. 60% del suministro mundial), seguida de EE.UU., Myanmar, Australia, Tailandia, India y Rusia. Las reservas mundiales contienen 110 millones de toneladas de óxido de tierras raras equivalente. La producción en 2023 fue de 350 mil toneladas.
Se prevé que la demanda de neodimio, praseodimio, disprosio y terbio aumente desde 93 mil toneladas en 2023 a 169 mil toneladas en 2030 y 2040, impulsada por la producción de imanes permanentes para vehículos eléctricos y turbinas eólicas. El neodimio puede enfrentar riesgos de suministro debido a la creciente demanda de estas tecnologías, el reciclaje limitado y los posibles déficits de producción.
Las tierras raras son minerales críticos, esenciales para las economías modernas y las tecnologías emergentes. Estos elementos, a menudo expuestos a restricciones de suministro, surgen como componentes cruciales para el desarrollo sostenible, la estabilidad de la cadena de suministro y una columna vertebral de diversas industrias del siglo XXI (electrónica, telecomunicaciones, energías renovables, transporte).
Estos elementos son esenciales para las nuevas tecnologías y seguirán impulsando los esfuerzos de exploración minera durante este siglo.