La llave entra para encender el motor del auto eléctrico y la conciencia ecológica parece tranquilizarse, pero hay un oscuro secreto en el vehículo con el que se planea contaminar menos al planeta. Un componente básico para el funcionamiento de su motor es el neodimio que se extrae mediante complejos procesos químicos a partir de minerales como la monacita y la bastnasita, que contienen tierras raras. El proceso incluye molienda al aire libre, flotación, lixiviación ácida, extracción con solventes para separar el neodimio de otros elementos, precipitación y calcinación.
Las tierras raras son un grupo de 17 elementos químicos con propiedades magnéticas y conductoras únicas, esenciales para el desarrollo de herramientas modernas como celulares, vehículos eléctricos, turbinas eólicas, equipamiento médico y los chips que alientan la Inteligencia Artificial (IA). Son estratégicas para la transición energética y la industria tecnológica, pero reciben el apelativo de raras, no precisamente porque sean escasas, sino porque son de difícil extracción y los procesos conllevan fuertes impactos ambientales.
El neodimio (Nd) es un metal de tierras raras, el número atómico 60, plateado, duro y fundamental para fabricar imanes permanentes muy potentes usados en motores, electrónica y discos duros, así como en cristales para lentes de soldador, tintes para vidrios y esmaltes, así como otros artículos que se benefician de sus propiedades magnéticas.
Tesoros de peso completo
Las tierras raras pueden clasificarse en dos tipos: pesadas y ligeras. Las primeras tienen un mayor peso atómico y suelen ser menos comunes; mientras que las tierras raras ligeras son un grupo de lantánidos con menor número atómico, pero igualmente cruciales para la tecnología moderna. El neodimio (Nd) y praseodimio (Pr) forman imanes permanentes de alto rendimiento para motores de vehículos eléctricos y aerogeneradores, además de láseres y discos duros.
No se considera que exista una única tierra rara más importante, pues varias son cruciales para el desarrollo de la vida moderna. El Itrio (Y), Terbio (Tb) y Europio (Eu) son vitales para pantallas (de televisores, computadoras y celulares) y luces LED, el Cerio (Ce) es un componente básico para convertidores catalíticos y baterías, mientras que el Erbio (Er) es clave en la amplificación de señales en cables de fibra óptica para telecomunicaciones.
La reserva más importante de neodimio, y tierras raras en general, está en China, que domina tanto las reservas como la producción mundial, aunque Vietnam, Rusia, Brasil, Australia y otros países también tienen depósitos significativos, de hecho, Suecia ha descubierto un gran yacimiento en Europa. El neodimio se encuentra mezclado en minerales con otros lantánidos y su procesamiento y fabricación de imanes están altamente concentrados en el líder asiático.
Se calcula que China controla el 87% del mercado de la extracción y el refinado de estos elementos. Y, está a cargo del 79% de la fabricación de sus aleaciones, pero más allá de las reservas significativas que hay en su territorio, su trabajo empezó hace medio siglo. China es líder en tierras raras debido a una combinación de inversión estatal masiva que ha propiciado durante décadas, leyes ambientales más laxas que permitieron una producción más barata y el desarrollo de una infraestructura industrial completa que va más allá de sus fronteras.
Los visionarios chinos trabajaron su objetivo de controlar el suministro mundial para tecnologías modernas y defensa (alrededor de 450 kg de tierras raras requiere un solo avión de combate F-35, mientras que un submarino nuclear utiliza más de cuatro toneladas de este tipo de materiales), lo que ha hecho consolidar un dominio geopolítico a través de los secretos geológicos y químicos de las tierras raras.
El caso de Groenlandia, un territorio autónomo del Reino de Dinamarca que ocupa más de dos millones de kilómetros cuadrados en el que solo habitan unas 55 mil personas, es peculiar. Este gélido lugar se ha convertido en el nuevo objeto del deseo de Estados Unidos por su ubicación geopolítica estratégica, pero también por sus recursos naturales.
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Según datos del Servicio Geológico de Dinamarca y Groenlandia, se estima que los 400 mil kilómetros cuadrados de territorio de la isla, actualmente no cubiertos por hielo, tienen depósitos de 38 minerales incluidos en la lista de materiales esenciales elaborada por la Comisión Europea.
En esta lista está incluidas las tierras raras que podrían convertirse en 20% de los yacimientos de esta riqueza natural a nivel global, según datos de especialistas de la Universidad de Michigan; sin embargo, las problemáticas ligadas a su extracción siguen siendo las mismas.
Los retos ambientales
Los elementos de tierras raras suelen estar en minerales complejos (carbonatitas, lateritas, suelos iónicos) que requieren procesos intensos para ser liberados y suelen estar asociados a materiales naturalmente radiactivos, como el torio y el uranio, que generan residuos peligrosos.
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El proceso de extracción desecha enormes cantidades de químicos que pueden filtrarse al agua y al suelo. La ecuación es compleja. Se calcula que, por cada tonelada de tierras raras, se pueden producir hasta 2 mil toneladas de residuos tóxicos. La oposición de los ambientalistas a la extracción de tierras raras es fuerte en Groenlandia y en muchas partes del mundo.
Diferentes grupos de científicos en todo el mundo han explorado varias opciones para tratar de volver más ecológicos los procesos. Para hacer sostenible la extracción de tierras raras, los expertos consideran que se necesita una combinación de tecnologías innovadoras, como bioextracción con bacterias y fitoestabilización, pero también una economía circular con reciclaje intensivo y buen manejo de los recursos.
Se ha probado el uso de bacterias que liberan ácidos orgánicos para disolver las tierras raras de los minerales de forma más natural. Los beneficios son: menor consumo energético y minimización de residuos tóxicos. También existe otra técnica que utiliza dióxido de carbono, que, bajo ciertas condiciones, permite separar los carbonatos de tierras raras. Así se producen carbonatos que se pueden tratar con ácido clorhídrico, facilitando su separación posterior con disolventes o resinas, siendo más limpia que métodos tradicionales.
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Dentro de esta gama de apuestas en mayor sincronía con el ambiente, también está la llamada cosecha circular de minerales, un proceso patentado que no requiere trituración ni molienda y que trabaja con recirculación del 95% del agua y el 99% del reactivo usado. La idea es no generar residuos líquidos industriales y evitar la radiactividad asociada a la minería convencional.
Es así que se requieren también energías renovables y prácticas limpias en la minería junto con una mayor colaboración social y desarrollo de tecnologías alternativas, pero el camino no es fácil. Implementar métodos sostenibles implica mayores costos y normativas ambientales más estrictas que dificultan la competencia económica frente a los métodos convencionales.
Personajes como Allan Walton, profesor de la Universidad de Birmingham y director de la firma HyProMag, apuestan también por el reciclaje. La compañía con la que trabaja extrae y recicla imanes de neodimio de discos duros usados.
HyProMag es una empresa británica especializada en el reciclaje de imanes de tierras raras (como los de neodimio) utilizando su tecnología patentada HPMS (Hydrogen Processing of Magnetic Scrap), que desmagnetiza y extrae polvo de aleación de NdFeB de chatarra electrónica, como discos duros.
El “cocinado” de forma eficiente a baja temperatura, ha permitido el reprocesamiento en nuevos imanes para tecnologías limpias, que incluyen procesos de expansión internacional en EU y Alemania, como una estrategia verde del Reino Unido para asegurar el suministro de minerales críticos. La apuesta está ahí, pero el camino es largo para trabajar en pos de una obtención más sostenible de tierras raras, cuyo consumo irá creciendo en todo el mundo. Se calcula que, bajo las exigencias de la vida moderna, en seis décadas el mundo ha incrementado la utilización de tierras raras en 4 mil 500% y la tendencia seguirá en aumento. Es por eso que la minería espacial también se considera mucho más allá que un arrebato de ficción.
Las tierras raras no son exclusivas de nuestro planeta, existen en el espacio, como en la Luna y diversos asteroides, pero su obtención representa un desafío enorme, tanto en la Tierra, como en otros cuerpos celestes. Su difícil extracción y procesamiento también las vuelve un foco de investigación científica en la búsqueda de alternativas para obtenerlas de fuentes extraterrestres, incluso tratando de imitar nuevos recursos que solo se encuentran en el espacio, como el caso de la tetrataenita.
La tetrataenita artificial es una versión sintetizada en laboratorio de una aleación natural de hierro y níquel que se forma en los meteoritos tras un enfriamiento que ha tardado millones de años, confiriéndole propiedades magnéticas similares a las de los imanes de tierras raras. Este material puede llegar a producirse a escala industrial mediante métodos como la inserción de nitrógeno o la fusión rápida. La apuesta por obtener tierras raras y reducir el impacto ambiental se multiplica, pero por ahora los privilegios ligados a las ganancias económicas llevan la batuta.
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