Más de alguno podrá creer que Pisapapeles estás dando un vuelco editorial hacia la agricultura, o bien si tú entraste a la nota, preguntándose ¿porqué en Pisapapeles estamos hablando de tierras, o más aún, un concepto más abstracto: Tierras Raras? Pues la respuesta es muy simple, las Tierras raras son aquellos suelos ricos en minerales estratégicos para el desarrollo de tecnologías.
Si pensaste que el Litio forma parte de estos elemento te equivocas. Así que, como veremos a continuación, ni el litio, el cobalto, el cobre o el oro, no forman parte de este grupo de elementos.
Y sí, este es un tema muy importante que puede ser el as bajo la manga de China ante el bloqueo comercial a Huawei por parte de Estados Unidos.
¿Tierras Raras?
Al comienzo le decíamos que son minerales, en realidad no es tan así, ya que técnicamente corresponden a 17 elementos químicos de la tabla periódica, cuya características principal entre ellos, es que son muy codiciados para la fabricación de lásers, imanes, para la fabricación de discos duros, generadores de turbinas eólicas, superconductores, entre otros. Esto se debe a que sus principales propiedades son de tipo magnéticas, luminiscentes y electroquímicas únicas.
Los elementos químicos que conforman las Tierras Raras están marcados en rojo en la tabla periódica. El Escandio (Sc) y el Itrio (Y) pertenecen al Grupo IIIB, el resto forma parte de la serie de elementos de transición llamados los Lantánidos: Lantano (La), Cerio (Ce), Praseodimio (Pr), Neodimio (Nd), Prometio (Pm), Samario (Sm), Europio (Eu), Gadolinio (Gd), Terbio (Tb), Disprosio (Dy), Holmio (Ho), Erbio (Er), Tulio (Tm), Yterbio (Yb) y Lutecio (Lu).
El Escandio y el Itrio forman parte de este grupo, debido se suelen encontrar en los mismos yacimientos en el que están los lantánidos, y a su vez, manifiestan propiedades químicas muy similares que los Lantánidos.
Probablemente te preguntes ¿porqué elementos químicos y no minerales?, primero porque el elemento químico es una materia constituida por un solo tipo de átomos. En cambio, los minerales son materia inorgánica en estado sólido, que están compuestos por uno o más elementos químicos.
Fuente: Mineralogía U. de Medelíln
Como puedes apreciar en la imagen anterior, los elementos químicos agrupados entre sí generan minerales y el grupo de estos el macizo rocoso, he aquí uno de los posibles orígenes del concepto “Tierras”. Por otro lado, los químicos y minerólogos del siglo XVIII usaban la palabra tierra para referirse a minerales de óxido de estos elementos.
Ahora ¿porqué Raros?, uno podría pensar que se refieren a que son sustancias escasas en el planeta, de hecho el origen del nombre se debe a ello; sin embargo, hoy se sabe que estos elementos son abundantes en el planeta.
En la siguiente tabla periódica, los colores muestran la abundancia de los elementos químicos presentes en la corteza de la Tierra. Puedes apreciar que el Cerio (Ce) y el Neodimio (Nd) tienen los mismos colores que el Cobre (Cu), es decir, ocuparían proporciones similares en el planeta. No obstante, debido a sus propiedades químicas estos elementos se encuentran muy dispersos, y es muy raros encontrarlos en su forma pura.
Los elementos en color blanco no hay data de ellos, la mayoría no se presentan naturalmente en la en ambiente. La siguiente tabla muestra la distribución de cada uno de los elementos presentes en la corteza terrestre (se han omitido intencionalmente algunos elementos):
Algo de Historia
El estudio de las Tierras Raras comienza en 1787 con el descubrimiento del primer elemento por Carl Axel Arrhenius ,y se extendió hasta 1947, con el descubrimiento del último por Jacob Marinsky et all. La purificación de los elementos y su propia búsqueda, llevan a descubrimientos como la espectroscopía de emisión por Gustav Kirchhoff y Robert Wilhein; impulsó la creación de la tabla periódica; también aportó en el descrubrimiento de los rayos X; incluso en la formulación números atómicos, y en los modelos de átamos de Rutherford y Bohr.
Todos estos descubrimientos, desarrollos e investigaciones llevaron a que en un rango de 100 años de estudios químicos, los minerales Ytterbite y Cerite fueran separados en un total de 17 elementos químicos:
Distribución de la explotación y Exportación de las Tierras Raras en el mundo
De acuerdo al reporte de Febrero de 2019 del Servicio Geológico de Estados Unidos (páginas 132 y 133), los países que concentran la mayor concentración de depósitos son China, Brasil, Vietnam, Rusia e India.
De con la tabla anterior, China cuenta con las mayores reservas Tierras Raras del mundo, alcanzando los 44 millones de toneladas métricas (t). Además, fue el primer productor a nivel mundial con 120.000 toneladas en 2018.
En 2017 China mantuvo su liderazgo en producción con 105 mil toneladas métricas, seguida muy de lejos por Australia con 19 mil, luego Rusia con 2600.
En 2018 continúa la tendencia minera posicionando a China con el 71.43% de la producción mundial, le sigue Australia con el 11.90%, USA con el 8.98% y en cuarto lugar Birmania con el 2.98%.
Desde el punto de vista de las reservas mundiales, China ocupa el primer lugar con 37.89% de la reserva que representa a 44 millones de toneladas métricas, le sigue Brasil y Vietman con 22 millones, y en cuarto lugar Rusia con 12 millones.
De acuerdo al mapa anterior, se puede apreciar que la mayor concentración de yacimientos de encuentran ubicados en la costa oriental de China y Vietman, así como la frontera entre ellos. También se observan yacimientos en las costas de Australia y Brasil.
China al ser el primer productor y el país con mayores reservas mundiales, le permiten controlar a su antojo los niveles de producción, generando ajustes en los precios al alza como ocurrió en 2010. Dicha situación ocurrió porque China recortó las exportaciones, aludiendo que era para asegurar el suministro interno del país. Esta tendencia continuó en 2012, donde declara que han disminuido sus reservas, y en 2016 anuncian que aumentarán la explotación para uso local.
La situación de Brasil es particular, si bien sus reservas lo posicionan segundo a nivel mundial, sin embargo solo explotan cantidades muy pequeñas en comparación con el resto del listado.
Vietnam tiene similar nivel de reservas que Brasil, pero su explotación aún es más bajas que la de Brasil. No obstante, en su búsqueda de creación de energías limpias se han volcado a la explotación de estos minerales, aumentando su producción al dobla entre 2017 y 2018.
De acuerdo al Informe de la USGS, no hay mucha información sobre los yacimientos de Rusia, los datos de las reservas, son las que reporta el mismo gobierno.
¿Para qué se usan las Tierras Raras?
La siguiente tabla, adaptada de C&EN (Noticias de Químicas de alrededor del mundo), resume su símbolo químico, número Atómico (Z), etimología y las principales aplicaciones.
La siguiente figura, tomada del paper: Tierras Raras Estado Actual y Perspectivas Futuras, agrupa los elementos químicos en sus aplicaciones más comunes:
(Figura 3, NEMI White Paper: Rare Earth Metals Current Status & Future Outlook )
En el área de energía tenemos:
- Refinería de Petóleo: Lantano
- Motores eléctricos de alta potencia: Neodimio, Disprosio y Terbio
- Generación de nuevos vehículos: Lantano
En el área de reducción de energías:
- Filtros UV para lentes: Cerio
- Reducción de consumo de combustibles: Neodimio
- Vehículos ligeros con rendimiento mejorado: Disprosio
En eficiencia energética:
- Generación de nuevos vehículos: Neodimio y Samario.
- Baterías recargables: Lantano
- Eficiencia energética en iluminación: Praseodimio y Europio
En el uso cotidiano:
- Colores en pantallas LCDs y PDPs: Europio, Terbio e Itrio
- Componentes para hardware: Neodimio
- Servicios Médicos: Neodimio, Gadolinio y Cerio
En una segunda parte de este tema, profundizaremos en los usos de cada uno de los elementos.
