UNOS MINERALES MUY NECESARIOS
Por: Tomás Unger
Diario El Comercio del 17 de noviembre de 2009.
Diario El Comercio del 17 de noviembre de 2009.
En el desarrollo tecnológico las ideas siempre han precedido a los inventos, en muchos casos debido a la falta de los materiales adecuados. El ala delta de Leonardo hubiera volado si en lugar de caña, lona y soga, hubiera tenido tubos de duraluminio, cables de acero y nailon. El diseño básico del motor de los automóviles de Fórmula 1 data de 1911, pero los metales, lubricantes y combustibles de la época no permitían pasar de 3.000 revoluciones por minuto, mientras los de hoy pasan las 16.000.
En la era digital nuestros millones de artefactos electrónicos y su infraestructura requieren de materiales con características especiales. Esto es más notorio cuando se trata de producir en gran escala artefactos cada vez más pequeños y livianos. Entre los materiales requeridos, aunque en pequeñas cantidades, se encuentra un grupo de metales que lleva el nombre de tierras raras. El nombre no se debe a que sean escasos, sino porque en los minerales se presentan siempre combinados y en pequeñas cantidades difíciles de separar.
En la era digital nuestros millones de artefactos electrónicos y su infraestructura requieren de materiales con características especiales. Esto es más notorio cuando se trata de producir en gran escala artefactos cada vez más pequeños y livianos. Entre los materiales requeridos, aunque en pequeñas cantidades, se encuentra un grupo de metales que lleva el nombre de tierras raras. El nombre no se debe a que sean escasos, sino porque en los minerales se presentan siempre combinados y en pequeñas cantidades difíciles de separar.
LA FAMILIA
La familia de las tierras raras consta de 17 elementos, todos metales. Quince forman un bloque en la tabla periódica (del número atómico 57 al 61) llamados lantánidos; los otros dos elementos, el escandio y el itrio (números atómicos 21 y 39), se encuentran en otro lugar de la tabla pero tienen características muy parecidas. Por esta razón la Unión Internacional de Química Pura y Aplicada (Iupac) considera que los elementos que forman las tierras raras son 17.
El primer elemento de esta familia fue descubierto en 1787 en una roca negra del pueblo de Ytterby de Suecia. Del análisis del mineral los químicos suecos aislaron varios elementos, entre los cuales estaba uno que no conocían, al que bautizaron itrio en honor al pueblo donde lo encontraron. Para 1803 habían aislado otro al que llamaron cerio en honor a la diosa Ceres, y fue la primera tierra rara de los lantánidos identificada como elemento.
El primer elemento de esta familia fue descubierto en 1787 en una roca negra del pueblo de Ytterby de Suecia. Del análisis del mineral los químicos suecos aislaron varios elementos, entre los cuales estaba uno que no conocían, al que bautizaron itrio en honor al pueblo donde lo encontraron. Para 1803 habían aislado otro al que llamaron cerio en honor a la diosa Ceres, y fue la primera tierra rara de los lantánidos identificada como elemento.
DEL LASER AL PETRÓLEO
Los 15 elementos desde el lantano, con el número atómico 57, hasta el lutecio, con el número atómico 71, son similares en sus características físicas y en estado natural nunca se presentan solos. Por sus características físicas y químicas, que son similares en todos, tienen aplicación en diversos artefactos electrónicos y, como elementos de aleación, dan características especiales a los metales y al vidrio. Algunos ejemplos pueden ilustrar la variedad de los usos y la razón por la cual ha crecido la demanda de las tierras raras.
El escandio (Sc), un metal blanco plateado descubierto en 1869 en Suecia, con bajo peso específico y un alto punto de fusión (1,541º C), es un componente de ciertas aleaciones ligeras de la industria aeronáutica (los aviones MIG 21 y 29 lo usan). Pequeñas cantidades también se usan en las lámparas halógenas y los tubos de la cámaras de TV. El itrio (Y), a pesar de llamarse tierra rara, es 400 veces más abundante en la corteza terrestre que la plata, pero se presenta en los minerales en muy pequeña proporción. Curiosamente, las rocas traídas de la Luna tienen un contenido relativamente alto de itrio. Este metal se usa en los sensores de oxígeno (sonda Delta) en los escapes de automóviles, en la fabricación de diodos emisores de luz (LED) y en los cristales para lentes fotográficos, entre otros.
Con características parecidas al itrio, el lantano (La), se usa en encendedores y en los tubos de vacío. La industria cinematográfica lo usa para cristales ópticos especiales. Ahora un nuevo uso le ha dado gran importancia al lantano: en las baterías de níquel-hidruro metálico, como las que emplea el automóvil híbrido Prius. El cerio (Ce) se usa en convertidores catalíticos para automóviles, en aditivos para combustible diésel y en imanes de tungsteno, entre otros.
El prometio (Pm) es un elemento obtenido artificialmente que la NASA emplea en baterías nucleares. El samario (Sm) se usa para las luces de arco en los proyectores de cine, en láseres y en reactores nucleares. También hay samario en los imanes de los auriculares, en las guitarras eléctricas y otros instrumentos electrónicos. El europio (Eu) se emplea en la fabricación de láseres, televisores y lámparas fluorescentes. Entre sus diversos usos están las tiras fosforescentes que tienen los billetes de euros para evitar la falsificación.
El gadolinio (Gd) se emplea en tubos de TV, en ciertos tipos de memoria de computadora y en aleaciones de acero y cromo. Otro uso es como agente de contraste intravenoso para la resonancia magnética. El terbio (Tb) se usa en los sensores del sonar marino y para dar el verde intenso a las pantallas de TV. El disprosio (Dy) se emplea en la fabricación de láseres y discos compactos, entre otros. El holmio (Ho) es el más magnético de todos los elementos conocidos, por lo que se utiliza en imanes y en ciertos láseres y en aparatos de microondas especializados. El erbio (Er) tiene un uso muy importante en la transmisión por fibra óptica, donde también se emplea en los láseres que amplifican la señal.
El tulio™ se usa en rayos X y el iterbio (Yb) para producir rayos gamma y aleaciones de acero. El praseodimio (Pr) es también un amplificador para la fibra óptica, se usa en iluminación y para colorear cristales ópticos. Los imanes permanentes más potente son de neodimio (Nd), por lo que se usa para discos duros, auriculares, micrófonos y guitarras eléctricas. También se emplea para lentes de astronomía y en el láser más potente del mundo*. El lutecio (Lu) por su rareza y alto precio tiene menos aplicaciones, pero siempre se usa en el craqueo catalítico del petróleo.
El escandio (Sc), un metal blanco plateado descubierto en 1869 en Suecia, con bajo peso específico y un alto punto de fusión (1,541º C), es un componente de ciertas aleaciones ligeras de la industria aeronáutica (los aviones MIG 21 y 29 lo usan). Pequeñas cantidades también se usan en las lámparas halógenas y los tubos de la cámaras de TV. El itrio (Y), a pesar de llamarse tierra rara, es 400 veces más abundante en la corteza terrestre que la plata, pero se presenta en los minerales en muy pequeña proporción. Curiosamente, las rocas traídas de la Luna tienen un contenido relativamente alto de itrio. Este metal se usa en los sensores de oxígeno (sonda Delta) en los escapes de automóviles, en la fabricación de diodos emisores de luz (LED) y en los cristales para lentes fotográficos, entre otros.
Con características parecidas al itrio, el lantano (La), se usa en encendedores y en los tubos de vacío. La industria cinematográfica lo usa para cristales ópticos especiales. Ahora un nuevo uso le ha dado gran importancia al lantano: en las baterías de níquel-hidruro metálico, como las que emplea el automóvil híbrido Prius. El cerio (Ce) se usa en convertidores catalíticos para automóviles, en aditivos para combustible diésel y en imanes de tungsteno, entre otros.
El prometio (Pm) es un elemento obtenido artificialmente que la NASA emplea en baterías nucleares. El samario (Sm) se usa para las luces de arco en los proyectores de cine, en láseres y en reactores nucleares. También hay samario en los imanes de los auriculares, en las guitarras eléctricas y otros instrumentos electrónicos. El europio (Eu) se emplea en la fabricación de láseres, televisores y lámparas fluorescentes. Entre sus diversos usos están las tiras fosforescentes que tienen los billetes de euros para evitar la falsificación.
El gadolinio (Gd) se emplea en tubos de TV, en ciertos tipos de memoria de computadora y en aleaciones de acero y cromo. Otro uso es como agente de contraste intravenoso para la resonancia magnética. El terbio (Tb) se usa en los sensores del sonar marino y para dar el verde intenso a las pantallas de TV. El disprosio (Dy) se emplea en la fabricación de láseres y discos compactos, entre otros. El holmio (Ho) es el más magnético de todos los elementos conocidos, por lo que se utiliza en imanes y en ciertos láseres y en aparatos de microondas especializados. El erbio (Er) tiene un uso muy importante en la transmisión por fibra óptica, donde también se emplea en los láseres que amplifican la señal.
El tulio™ se usa en rayos X y el iterbio (Yb) para producir rayos gamma y aleaciones de acero. El praseodimio (Pr) es también un amplificador para la fibra óptica, se usa en iluminación y para colorear cristales ópticos. Los imanes permanentes más potente son de neodimio (Nd), por lo que se usa para discos duros, auriculares, micrófonos y guitarras eléctricas. También se emplea para lentes de astronomía y en el láser más potente del mundo*. El lutecio (Lu) por su rareza y alto precio tiene menos aplicaciones, pero siempre se usa en el craqueo catalítico del petróleo.
EL FUTURO
Debido a que se usan en muy pequeñas cantidades, los volúmenes de tierras raras que se consumen son relativamente pequeños. Por ejemplo, el neodimio, a pesar de sus múltiples e importantes aplicaciones, tiene una demanda de solo 7.000 toneladas al año, pero que va en aumento. Este es el caso para todas las tierras raras. Hasta los años 90 la producción estaba repartida entre China, EE.UU., con un tercio cada uno, y el tercio restante dividido principalmente entre Australia, Brasil, India y Sri Lanka. Debido al costo, la mayoría de las minas han cerrado y hoy el 95% de la producción está en China, cuya industria electrónica usa dos tercios. Para el tercio restante China está imponiendo cuotas.
Esta situación y la demanda de tecnología “verde” ha aumentado la búsqueda de depósitos minerales que contienen tierras raras. A pesar de la crisis económica se están invirtiendo cientos de millones en esta búsqueda. Por lo pronto se ha encontrado nuevos yacimientos en Australia y empresas mineras los están buscando en Norteamérica y Sudáfrica. En Sudamérica, Chile ya tiene yacimientos de tierras raras y, dada la geología similar de los Andes, es posible que tengamos alguno, lo cual sería una nueva fuente de riqueza para nuestro futuro.En Gran Bretaña, para la investigación nuclear se ha construido el Helen, un láser de neodimio y vidrio de un teravatio (un millón de millones de kW).
Esta situación y la demanda de tecnología “verde” ha aumentado la búsqueda de depósitos minerales que contienen tierras raras. A pesar de la crisis económica se están invirtiendo cientos de millones en esta búsqueda. Por lo pronto se ha encontrado nuevos yacimientos en Australia y empresas mineras los están buscando en Norteamérica y Sudáfrica. En Sudamérica, Chile ya tiene yacimientos de tierras raras y, dada la geología similar de los Andes, es posible que tengamos alguno, lo cual sería una nueva fuente de riqueza para nuestro futuro.En Gran Bretaña, para la investigación nuclear se ha construido el Helen, un láser de neodimio y vidrio de un teravatio (un millón de millones de kW).
