¿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 extremadamente difícil de extraer. Foto: RHJ/Getty

Las tierras raras poseen numerosas propiedades útiles que las hacen muy populares en las industrias energética y tecnológica. Este grupo está compuesto por 17 metales, incluyendo los 15 elementos metálicos de la base de la tabla periódica, junto con el itrio y el escandio.

Los más valiosos de estos elementos son el neodimio, el praseodimio, el terbio y el disprosio, que actúan como potentes imanes en miniatura, un componente clave en dispositivos electrónicos como teléfonos inteligentes, baterías de coches eléctricos y turbinas eólicas. Sin embargo, el suministro limitado de tierras raras es una gran preocupación para las empresas y los gobiernos que producen estos productos básicos modernos.

En realidad, 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 (su promedio en la corteza terrestre), la mayoría de las tierras raras se encuentran en cantidades similares a las de metales comunes como el cobre y el zinc. «Ciertamente, no son tan raras como metales como la plata, el oro y el platino», afirma Aaron Noble, profesor de Virginia Tech.

Pero 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 por cada kilogramo de esquisto en Estados Unidos", afirmó Paul Ziemkiewicz, director del Instituto de Investigación del Agua de Virginia Occidental.

Normalmente, los metales se acumulan en la corteza terrestre debido a diversos procesos geológicos, como flujos de lava, actividad hidrotermal y formación de montañas. Sin embargo, las inusuales propiedades químicas de las tierras raras impiden que se acumulen juntas en estas condiciones especiales. Existen trazas de tierras raras dispersas por todo el planeta, lo que dificulta su extracción.

A veces, los entornos subterráneos ácidos pueden aumentar ligeramente los niveles de elementos de tierras raras en ciertos lugares, pero encontrar estos lugares es solo el primer desafío.

En la naturaleza, los metales existen como mezclas llamadas menas, que contienen moléculas metálicas unidas a otros no metales (contraiones) mediante fuertes enlaces iónicos. Para obtener metales puros, es necesario romper estos enlaces y eliminar los no metales. La dificultad del trabajo depende del metal y del no metal al que estén unidos.

El mineral de cobre suele presentarse en forma de sulfuros (sustancias químicas compuestas de azufre y otros elementos). Se calienta 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 químicamente, y su descomposición requiere mucha energía y poder químico. Normalmente, este proceso requiere un pH extremadamente bajo, condiciones rigurosas y temperaturas extremadamente altas, ya que los enlaces en los minerales son increíblemente fuertes", explicó Noble.

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

Thu Thao (según Live Science )

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