¿Qué tan raras son realmente las tierras raras?

Los elementos de tierras raras, un grupo de 17 metales, son relativamente abundantes en la corteza terrestre, pero su extracción es extremadamente difícil.

Neodimio, uno de los elementos de tierras raras que es extremadamente difícil de extraer. Foto: RHJ/Getty — Neodimio, uno de los elementos de tierras raras que es extremadamente difícil de extraer. Foto: *RHJ/Getty*

Los elementos de tierras raras tienen muchas propiedades útiles y, por lo tanto, son muy buscados en las industrias energéticas y tecnológicas. Este grupo consta de 17 metales, incluidos los 15 elementos metálicos de la parte inferior de la tabla periódica, junto con los dos elementos itrio y escandio.

Los más valiosos de estos elementos son el neodimio, el praseodimio, el terbio y el disprosio, que actúan como imanes miniatura superfuertes, un componente clave de dispositivos electrónicos como teléfonos inteligentes, baterías de automóviles eléctricos y turbinas eólicas. Sin embargo, el suministro limitado de tierras raras es una preocupación importante para las empresas y los gobiernos a la hora de producir bienes esenciales modernos.

Las tierras raras no son tan raras. Según un estudio del Servicio Geológico de Estados Unidos (USGS) sobre la abundancia de cristales de varios elementos (la disponibilidad media de la corteza terrestre), la mayoría de las tierras raras están presentes en las mismas cantidades que los metales comunes como el cobre y el zinc. “Ciertamente no son tan raros como metales como la plata, el oro y el platino”, dijo Aaron Noble, profesor de Virginia Tech.

Sin embargo, extraerlos de fuentes naturales es extremadamente difícil. “El problema es que no están concentrados en un solo lugar. Hay alrededor de 300 miligramos de tierras raras en cada kilogramo de esquisto en todo Estados Unidos”, dijo Paul Ziemkiewicz, director del Instituto de Investigación del Agua de Virginia Occidental.

Normalmente, los metales se concentran en la corteza terrestre debido a diversos procesos geológicos, como flujos de lava, actividad hidrotermal y formación de montañas. Sin embargo, las propiedades químicas inusuales de los elementos de tierras raras significan que normalmente no se concentran juntos en estas condiciones especiales. Hay rastros de tierras raras dispersos por todo el planeta, lo que hace que su extracción sea ineficiente.

A veces, los entornos subterráneos ácidos pueden aumentar ligeramente la cantidad de elementos de tierras raras en ciertos lugares. Sin embargo, encontrar estas ubicaciones es sólo el primer desafío.

En la naturaleza, los metales existen como mezclas llamadas minerales, que contienen moléculas metálicas unidas a otros no metales (contraiones) mediante fuertes enlaces iónicos. Para obtener metal puro hay que romper estos enlaces y eliminar las sustancias no metálicas. La dificultad del trabajo depende de los metales y no metales a los que están unidos.

"El mineral de cobre suele presentarse en forma de sulfuros (sustancias químicas compuestas de azufre y otros elementos). Se calienta el mineral hasta el punto en que los sulfuros se liberan en forma de gas y el cobre puro cae al fondo del reactor. Es un proceso de extracción bastante sencillo. Otros tipos, como el óxido de hierro, requieren aditivos para liberar el metal. Pero separar las tierras raras es mucho más complicado", explica Ziemkiewicz.

Los metales de tierras raras tienen tres cargas positivas y forman enlaces iónicos extremadamente fuertes con contraiones de fosfato, cada uno de los cuales tiene tres cargas negativas. Por lo tanto, el proceso de extracción debe superar el enlace extremadamente fuerte entre el metal positivo y el fosfato negativo.

"Los minerales de tierras raras son muy estables desde el punto de vista químico y se necesita mucha energía y poder químico para descomponerlos. Normalmente, ese proceso requiere un pH extremadamente bajo, condiciones rigurosas y temperaturas extremadamente altas porque los enlaces en los minerales son increíblemente fuertes", dijo Noble.

La dificultad de aislar los elementos puros ha dado lugar al nombre de "tierras raras". Algunos expertos están investigando nuevos métodos para reciclar y extraer estos valiosos metales de los residuos industriales y de los aparatos electrónicos viejos para aliviar la presión sobre los suministros actuales. También están tratando de recrear las propiedades magnéticas y electrónicas únicas de las tierras raras en nuevos compuestos, con la esperanza de que estos nuevos compuestos se conviertan en alternativas más accesibles. Sin embargo, actualmente no existen alternativas efectivas a las tierras raras, a pesar de la creciente demanda.

Thu Thao (según Live Science )

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