Los elementos de tierras raras tienen una serie de propiedades útiles que los hacen muy buscados por las industrias tecnológica y energética. Esta colección de 17 metales incluye los 15 elementos metálicos que se encuentran en la parte inferior del tabla periódicaasí como los elementos itrio y escandio.
Los más valiosos son el neodimio, el praseodimio, el terbio y el disprosio, que actúan como imanes miniaturizados superfuertes, un componente vital de la electrónica, incluidos los teléfonos inteligentes, las baterías de los coches eléctricos y las turbinas eólicas. Sin embargo, su suministro global limitado es una gran preocupación para los gobiernos y las corporaciones que necesitan estos metales para continuar fabricando todo tipo de productos básicos modernos.
Pero ¿por qué las tierras raras son tan raras?
Resulta que en realidad no son tan raros. Un estudio del Servicio Geológico de EE. UU. sobre la «abundancia de cristales» de diferentes elementos (es decir, cuánto hay disponible si se promedia la corteza terrestre) encontró que la mayoría de las tierras raras «están en el mismo orden de magnitud que los metales comunes como el cobre y el zinc. » Aarón Noble, dijo a Live Science un profesor y jefe del Departamento de Ingeniería de Minas y Minerales de Virginia Tech. «Ciertamente no son tan raros como metales como la plata, oro y platino.»
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Aunque los elementos son bastante comunes, es muy difícil extraerlos de sus fuentes naturales.
«Las ‘tierras problemáticas’ habrían sido un nombre mejor», Pablo Ziemkiewicz, dijo a WordsSideKick.com, director del Instituto de Investigación del Agua de Virginia Occidental. «El problema es que no están tan concentrados en un solo lugar. Hay alrededor de 300 miligramos por kilogramo. [0.005 ounces per pound] de tierras raras en todo el esquisto de los Estados Unidos. Eso es más o menos lo que obtendrías si cavaras un hoyo en tu patio trasero».
Normalmente, los metales se concentran dentro de la corteza terrestre debido a diferentes procesos geológicos, como el flujo de lava, la actividad hidrotermal y la formación de montañas. Sin embargo, la química inusual de los elementos de tierras raras significa que estos metales generalmente no se acumulan en estas condiciones extraordinarias. En consecuencia, los rastros de estos elementos están esparcidos por todo el planeta, lo que hace que la extracción de estos materiales sea particularmente ineficiente.
Ocasionalmente, las condiciones extremadamente ácidas del subsuelo pueden aumentar ligeramente la cantidad de elementos de tierras raras presentes en ciertas áreas. Pero encontrar estos esquivos sitios enriquecidos es sólo el primer desafío.
En la naturaleza, los metales existen como compuestos llamados minerales, que contienen partículas metálicas unidas a otras sustancias no metálicas (llamadas contraiones) mediante fuertes enlaces iónicos. Para obtener el metal puro, es necesario romper estos enlaces y eliminar los contraiones, pero la dificultad de esta separación depende del metal y del contraión en cuestión.
Pueden existir minerales para todo tipo de metales, no solo para elementos de tierras raras. Por ejemplo, el cobre y el hierro también pueden formar minerales.
«El mineral de cobre suele presentarse en forma de sulfuro. Se calienta el mineral hasta el punto en que elimina los sulfuros en forma de gas y el cobre puro cae del fondo del recipiente de reacción. Es una extracción bastante fácil», explicó Ziemkiewicz. «Otros, como los óxidos de hierro, necesitan un aditivo para que liberen el metal. Pero las tierras raras son mucho más complicadas de separar».
Los metales de tierras raras tienen naturalmente tres cargas positivas y forman enlaces iónicos increíblemente fuertes con contraiones de fosfato, cada uno de los cuales posee tres cargas negativas. Por lo tanto, el proceso de extracción debe superar la fuerte atracción entre el metal positivo y el fosfato negativo, una tarea nada fácil.
«Es una cadena de suministro muy larga y complicada para el metal puro», dijo Noble. «Los minerales de tierras raras son minerales químicamente estables; hay que ponerles mucha energía e intensidad química para descomponerlos. A menudo, ese proceso utiliza un pH muy bajo, condiciones muy agresivas y temperaturas muy altas, porque esos enlaces mantener unidos a los minerales es muy fuerte.»
Es esta dificultad de extraer el elemento puro lo que da nombre a las tierras raras. Algunos investigadores están trabajando en nuevos métodos para reciclar y extraer estos valiosos metales de viejos desechos electrónicos e industriales para reducir la presión sobre los suministros actuales; otros están tratando de reproducir las propiedades magnéticas y electrónicas inusuales en nuevos compuestos para proporcionar una alternativa a estos metales esquivos y que podrían guiar hacia compuestos más accesibles y fabricados por humanos que se comportan como elementos de tierras raras.
Por el momento, sin embargo, no hay sustituto para las problemáticas tierras raras, incluso cuando la demanda se dispara.
Esta nota es parte de la red de Wepolis y fué publicada por Lorena Milanovic el 2023-10-01 10:32:57 en:
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