Tierras raras: qué son y por qué son importantes

BarcelonaDesde la pasta de dientes hasta los billetes de euro o teléfonos móviles. La mayoría de las cosas que utilizamos cada día están fabricadas con elementos que proceden de debajo del suelo. En los últimos años, además, el uso de minerales se ha incrementado exponencialmente por la transición energética y por ser una sociedad cada vez más tecnológica. Algunos de estos materiales son considerados estratégicos y críticos, de alto valor añadido y cruciales para la industria. Y dentro de este grupo están las tierras raras.

¿Qué son las tierras raras?

Son un grupo de 17 elementos químicos, 15 de ellos del grupo de los lantánidos, además del escandio y el itrio. Se llaman tierras porque, como apunta Ramon Carbonell, profesor de investigación del CSIC en Geociencias Barcelona (GEO3BCN-CSIC), en el pasado se designaba así a los óxidos. Y el adjetivo raras no hace referencia a que estén en bajas concentraciones, porque, de hecho, son bastante abundantes, sino a que son muy difíciles de encontrar en la naturaleza de forma aislada.

"Hay muchas, pero no puras, sino mezcladas con formas químicamente alteradas o con otros materiales, lo que obliga a aplicar procesos químicos para separarlas", apunta Carbonell. Además, no están concentradas en depósitos, sino muy dispersas, lo que complica su extracción. Por eso, aunque se empezaron a descubrir en el siglo XVIII, no se han empezado a explotar a escala industrial hasta el siglo XX.

¿Por qué son importantes?

Sus propiedades magnéticas, ópticas y eléctricas las hacen por el momento insustituibles en numerosas aplicaciones avanzadas. Por ejemplo, tienen una conductividad muy alta, lo que las hace cruciales para la fibra óptica, las pantallas led y los dispositivos electrónicos.

¿Dónde se utilizan?

Para hacernos una idea, un solo teléfono móvil o un ordenador actual contiene al menos 75 elementos químicos obtenidos a partir de al menos 12 minerales distintos, gracias a los cuales las pantallas son táctiles, emiten luz y vibran, entre otras características. Las tierras raras se utilizan en procesos químicos avanzados, en defensa, aeronáutica; para fabricar radares y sensores; en energías renovables y baterías recargables; satélites espaciales y grandes telescopios, y en la industria médica.

¿Dónde se encuentran?

Habitualmente se encuentran en zonas de formación montañosa, asociadas a yacimientos minerales de cualquier tipo. Suelen aparecer en pequeñas cantidades mezcladas dentro de otros minerales de explotación y en forma de óxidos. En las minas de cobre, por ejemplo, suelen encontrarse. El mayor depósito del mundo de tierras raras se encuentra en Bayan Obo, en el norte de China, de donde se extrae alrededor del 50% de la producción mundial de estos minerales. También hay reservas en Vietnam, Rusia, Estados Unidos, Canadá, Brasil y Australia.

Kiruna, en la Laponia sueca, una gran región minera del país escandinavo, aloja la mayor reserva de tierras raras de Europa. En Groenlandia también existen en abundancias interesantes. De ahí, apunta Patricia Córdoba, científica titular del CSIC en el Instituto de Diagnóstico Ambiental y Estudios del Agua (Idaea) de Barcelona, ​​el interés de Estados Unidos en este país perteneciente a Dinamarca. Sin embargo, allí, indica esta investigadora, "hay un problema ambiental grave, porque muchos depósitos de tierras raras tienen también uranio y torio; ambos elementos radiactivos que se podrían liberar durante el proceso de extracción, lo que comportaría graves riesgos para la salud humana y del medio ambiente, contaminación de suelos y aguas".

En Río Tinto, en Huelva, también se encuentran, aunque en pequeña concentración. En Catalunya había habido exploraciones para buscar minerales críticos hace años, pero ahora no existe ninguna explotación de materia prima crítica en marcha, en buena parte por la presión social, señala Córdoba. Igualmente, añade Carbonell, "tenemos en tan poca cantidad que no es factible extraerlas".

También se ha observado que algunos asteroides y lunas de otros planetas contienen altas concentraciones metálicas que podrían tener tierras raras. Por ello, en un futuro se podrían plantear misiones para explotar estos cuerpos.

¿Cómo se extraen?

Para conseguirlas es necesario abrir minas, como las tradicionales para recuperar metales. Dado que las tierras raras están mezcladas con otros minerales, deben aplicarse procesos muy agresivos para separar los elementos. Se utilizan ácidos y otros productos químicos que liberan sustancias tóxicas en el proceso. "Tienen un gran impacto a nivel medioambiental, está claro que no son sostenibles de ninguna manera", asegura Carbonell. Una vez separadas, las tierras raras deben purificarse, también a través de procesos químicos agresivos. "Es crucial tratar los residuos que se generan adecuadamente por no contaminar el suelo ni los depósitos de aguas subterráneas", resalta Córdoba, de Idaea-CSIC. Además, algunos minerales liberan residuos radiactivos durante el proceso, lo que complica aún más su gestión.

Las tierras raras extraídas por todo el mundo se envían a China, que refina el 85% de estos materiales. En los años 80 este país asiático impulsó su producción como prioridad nacional y construyó instalaciones especializadas para la separación y purificación. En ningún otro lugar hay tan avanzadas. "Allí la regulación ambiental ha sido muy laxa, se han hecho cosas impensables en Europa", remarca Córdoba.

¿De dónde vienen las tierras raras que se utilizan en Europa?

En el continente europeo, la presión social durante los años 80 y 90 por los problemas ambientales y de sostenibilidad asociados a la minería llevó a abandonar la explotación de minerales de alto valor añadido para la industria. "Eso hace que dependamos de China", destaca Córdoba, quien explica que después de que en el 2008 la Comisión Europea constatara que Europa está en una situación crítica, empezó a legislar para revertirla. Así, en 2011 publicó una lista de elementos metálicos de alto valor añadido considerados estratégicos, entre ellos tierras raras. Esta lista, que se actualiza cada 3 años, ha aumentado el número de metales incluidos.

Además, el año pasado se aprobó la ley de materias primas críticas en la UE, que persigue incentivar su extracción y propone que un 10% de los materiales necesarios para la industria europea se puedan extraer a la UE en 2030. "Hay una trampa y es que no dicen las, porque no dicen cómo, resalta Córdoba, para quien "habría que implementar, además, refinerías y plantas de reciclaje de estos metales en Europa; lo que conllevaría al menos entre una y dos décadas".

¿Hay alternativas a las tierras raras?

El elevado impacto en el medio que ocasiona la extracción, recuperación y tratamiento de estos minerales, sumado a que China tenga su monopolio, hace que los expertos reclamen que se busquen materiales alternativos capaces de proporcionar las mismas características. En este sentido, se están investigando los nanomateriales, por ejemplo. Reciclar es también una opción deseable, aunque con la tecnología actual apenas pueden recuperarse materiales críticos para cubrir un 20% de la demanda europea. En parte, porque muchos materiales no pueden recuperarse al 100%. De litio, por ejemplo, presente en las baterías recargables de los vehículos eléctricos, sólo se puede recuperar en torno al 1%.

Por eso, cada vez hay más voces que reclaman que se legisle para obligar a los fabricantes a aplicar el ecodiseño en los productos ya alargar su vida útil. "Estamos desarrollando tecnologías de reciclaje, pero todavía no nos permiten recuperar materiales suficientes para abastecer la demanda que hay", afirma Córdoba, que encabeza el proyecto Recopps, de recuperación de materias críticas. Uno de los principales escollos es que "para recuperar un material de un móvil, por ejemplo, se necesitan más recursos que para comprarlo de nuevo". "No están pensados ​​para poder ser reciclados, necesitamos una mayor concienciación y políticas que fomenten el reciclaje y el ecodiseño", reclama.

Y también, recuerda Carbonell, un cambio como sociedad. El modelo de consumo actual y de crecimiento continuo hace que estas tierras raras sean cada vez más necesarias para seguir fabricando objetos. El impacto no es sólo ambiental, sino de justicia social. "Como sociedad debemos decidir de dónde vienen, si de China o África, dónde las leyes no son tan restrictivas como en nuestra casa, o podemos hacer un ejercicio de responsabilidad e intentar extraerlos aquí, aunque no se podrán cubrir las necesidades actuales de Europa. El precio que pagaremos es la afectación a nuestro medio ambiente", plantea Carbonell, para quien se'. "En países como China o Senegal la mano de obra que extrae estos minerales, a menudo niños, trabaja en situaciones muy penosas", lamenta.

Para qué sirven 10 de las tierras raras más buscadas

Praseodimi

Utilizado para imanes permanentes en vehículos eléctricos. Y también motores eléctricos, sobre todo en aerogeneradores y vehículos eléctricos. También en drones. Realiza los imanes más pequeños y silenciosos, como el de las neveras de casa.

Escandio

Se encuentra en la estructura de los aviones en aleación con el aluminio; en las raquetas de tenis, o en las bicicletas para realizar estos objetos más duros. Y como aditivo en lámparas de vapor de mercurio.

Gadolini

Se utiliza para fabricar imanes, cristales y granates de alto índice de refracción; también láseres, rayos X, memorias de ordenadores, o como contrastante en resonancias magnéticas.

Europio

Materia fundamental en los fósforos rojo y azul para pantallas de televisión y ordenadores.

Samari

Crucial para el desarrollo de los modernos motores eléctricos.

Itri

Se encuentra en objetos como las pantallas LCD o las bombillas de bajo consumo. Permite el fantástico color rojo de las pantallas planas. Se utiliza también para hacer superconductores a alta temperatura y filtros de microondas de granate de itrio y hierro.

Iterbio y terbio

Permiten almacenar datos informáticos en equipos cada vez más pequeños y con mayor capacidad por sus propiedades magnéticas.

Neodimio

Utilizado para fabricar motores eléctricos, sobre todo en aerogeneradores y vehículos eléctricos, en drones. Permite que los imanes sean más pequeños y silenciosos, como el de las neveras de casa, y también muy potentes, y es clave cuando el espacio y el peso son factores limitantes, por lo que se utilizan en discos duros de ordenadores. También se utilizan estos imanes en la dirección asistida, las ventanas eléctricas y altavoces. Esta tierra rara también se utiliza de colorante en esmaltes cerámicos y cristales de diversos tipos, y en la fabricación de las gafas que utilizan los soldadores, ya que absorbe la luz ámbar de la llama del arco voltaico.

Los astrónomos lo utilizan para calibrar unos dispositivos llamados espectrómetros y filtros de radiación infrarroja. Y algunos cristales que contienen neodimio se utilizan en la fabricación de rubíes sintéticos utilizados en láseres de radiación infrarroja. Los láseres de neodimio se utilizan en odontología y medicina.

Lantà

Constituye hasta el 50% de las lentes de las cámaras digitales, incluyendo las de los teléfonos móviles. Se utiliza para baterías de vehículos eléctricos híbridos; en la fabricación de acero para eliminar impurezas y en la producción de aleaciones especiales. Se utiliza como base de catalizadores para refinar petróleo; en vidrio de alto índice de refracción, para el almacenamiento de hidrógeno y electrodos de baterías.

Ceri

Se utiliza como oxidante químico, en el pulido de lentes; como colorante amarillo para objetos de vidrio y cerámica; catalizador de hornos con autolimpieza y catalizadores de cracking en refinerías de petróleo. Se utiliza en la fabricación de acero para eliminar impurezas y en la producción de aleaciones especiales.