Tierras raras: características, historia y aplicaciones

Aquí se ofrece una tabla con los diecisiete elementos de las tierras raras, su número atómico y símbolo, el origen de sus nombres y algunos de sus usos. Algunas de las tierras raras llevan el nombre de los científicos que las descubrieron, y otras el del lugar donde fueron descubiertas.

Los elementos de las tierras raras son más pesados que el hierro. Se producen en las supernovas (estrellas que explotan). En la naturaleza, la fisión del uranio-238 crea cantidades muy pequeñas de prometio radiactivo. La mayor parte del prometio se crea sintéticamente en reactores nucleares.

Los elementos de las tierras raras cambian con el tiempo en pequeñas cantidades (ppm, partes por millón). Su proporción puede utilizarse para la datación geológica y la datación de fósiles.

Los elementos de las tierras raras suelen encontrarse juntos. El isótopo más longevo del prometio tiene una vida media de 17,7 años. Por ello, este elemento sólo existe en la naturaleza en cantidades muy pequeñas. El prometio es uno de los dos elementos que no tienen isótopos estables (no radiactivos) y que van seguidos de elementos estables (el otro es el tecnecio).

Dado que todos los lantánidos tienen un tamaño similar, los elementos de las tierras raras siempre han sido difíciles de separar. Incluso con eones de tiempo geológico, la separación de los lantánidos en la naturaleza sólo ha llegado en contadas ocasiones más allá de la separación entre lantánidos ligeros y pesados, también conocidos como tierras de cerio e itrio. Esta separación geoquímica se muestra en las dos primeras tierras raras que se descubrieron. Fueron el itrio en 1794 y la ceria en 1803. Cuando se encontraron por primera vez, cada una era una mezcla de todas las tierras raras. Hay grandes yacimientos de cerio en todo el mundo y se están explotando. Los yacimientos de itrio son más raros. Además, suelen ser más pequeños y menos concentrados.

Hasta 1948, la mayor parte de las tierras raras del mundo procedían de los depósitos de arena de India y Brasil. En la década de 1950, Sudáfrica extrajo la mayor parte de las tierras raras del mundo. Esto ocurrió después de que se encontraran allí grandes vetas de un mineral portador de tierras raras. Desde los años 60 hasta los 80, una mina de California fue el principal productor. Hoy en día, los yacimientos indios y sudafricanos siguen produciendo algunos concentrados de tierras raras, pero son muy pequeños comparados con la cantidad que se produce en China. China ha producido más del 95% del suministro mundial de tierras raras. La mayor parte se ha realizado en Mongolia Interior, a pesar de que sólo contaba con el 37% de las reservas probadas. Aunque desde entonces se dice que estas cifras han bajado al 90% y al 23% en 2012. Todas las tierras raras pesadas del mundo (como el disprosio) proceden de fuentes chinas de tierras raras, como el yacimiento polimetálico de Bayan Obo. En 2010, el Servicio Geológico de los Estados Unidos (USGS) publicó un estudio en el que se constataba que Estados Unidos tenía 13 millones de toneladas métricas de elementos de tierras raras.

La nueva demanda de estos elementos es superior a la oferta de los mismos. El mundo podría enfrentarse pronto a una escasez de tierras raras. En varios años a partir de 2009, se prevé que la demanda mundial de elementos de tierras raras supere la oferta en 40.000 toneladas cada año, a menos que se desarrollen nuevas fuentes.

China

Estas preocupaciones han aumentado debido a las acciones de China. China ha dicho que va a poner regulaciones a las exportaciones y a trabajar para detener el contrabando. El 1 de septiembre de 2009, China dijo que iba a reducir sus exportaciones a 35.000 toneladas por año en 2010-2015. China dijo que esto se hizo para conservar los recursos raros y proteger el medio ambiente. El 19 de octubre de 2010, el China Daily informó de que China "reducirá aún más las cuotas de exportación de tierras raras en un 30% como máximo el próximo año para proteger los metales preciosos de la sobreexplotación". A finales de 2010, China dijo que la primera ronda de exportaciones de tierras raras en 2011 sería de 14.446 toneladas. Esto supuso un descenso del 35% respecto a la primera ronda de exportaciones de 2010. En septiembre de 2011, China dijo que iba a detener la producción en tres de sus ocho minas de tierras raras. Estas minas producían casi el 40% de la producción total de tierras raras de China. En agosto de 2012, China dijo que habría otra reducción del 20% en la producción.

Fuera de China

Debido al aumento de la demanda y a las restricciones a las exportaciones de los metales desde China, algunos países están almacenando recursos de tierras raras. Se están buscando nuevas fuentes en Australia, Brasil, Canadá, Sudáfrica, Tanzania, Groenlandia y Estados Unidos. Las minas de estos países se cerraron cuando China rebajó los precios mundiales en la década de 1990. La reanudación de la producción tardará unos años.

La Unión Europea ha instado a Groenlandia, protectorado de Dinamarca, a que restrinja el desarrollo chino de proyectos de tierras raras en ese país, ya que China representa el 95% del suministro actual del mundo. A principios de 2013, el gobierno de Groenlandia ha dicho que no tiene planes de imponer tales restricciones.

El reprocesamiento nuclear es otra posible fuente de tierras raras o de cualquier otro elemento. La fisión nuclear del uranio o del plutonio crea un gran número de elementos, así como todos sus isótopos. Sin embargo, no es probable que su creación pueda realizarse de forma segura y económica debido a la radiactividad de muchos de estos isótopos.

Reciclaje

Otra fuente de tierras raras son los residuos electrónicos y otros desechos que tienen una gran cantidad de componentes de tierras raras. Los nuevos avances en la tecnología de reciclaje han facilitado la obtención de tierras raras a partir de estos materiales. En la actualidad hay plantas de reciclaje en funcionamiento en Japón, donde hay unas 300.000 toneladas de tierras raras en aparatos electrónicos sin usar. En Francia, el grupo Rhodia está creando dos fábricas en La Rochelle y Saint-Fons. Estas fábricas producirán 200 toneladas al año de tierras raras a partir de lámparas fluorescentes, imanes y baterías usadas.

Consideraciones geopolíticas

China ha dicho que el agotamiento de los recursos y la preocupación por el medio ambiente son las razones para aumentar el control nacional de su producción de minerales de tierras raras. También se han sugerido razones no medioambientales para explicar la política de tierras raras de China. Según The Economist, "el recorte de sus exportaciones de metales de tierras raras... tiene como objetivo hacer que los fabricantes chinos asciendan en la cadena de suministro, para que puedan vender al mundo productos acabados valiosos en lugar de materias primas de baja calidad".

El Departamento de Energía de los Estados Unidos, en su informe sobre la Estrategia de Materiales Críticos de 2010, identificó el disprosio como el elemento más crítico en términos de dependencia de las importaciones.

Un informe de 2011 publicado por el Servicio Geológico y el Departamento del Interior de Estados Unidos, "China's Rare-Earth Industry", trata de las tendencias de la industria en China. Examina las políticas nacionales que pueden orientar el futuro de la producción del país. El informe señala que el liderazgo de China en la producción de minerales de tierras raras ha crecido en las dos últimas décadas. En 1990, China sólo representaba el 27% de estos minerales. En 2009, la producción mundial fue de 132.000 toneladas métricas. China produjo 129.000 de esas toneladas. Según el informe, las pautas recientes sugieren que China ralentizará la exportación de estos materiales al mundo: "Debido al aumento de la demanda interna, el Gobierno ha reducido gradualmente la cuota de exportación durante los últimos años". En 2006, China permitía exportar a 47 productores y comerciantes nacionales de tierras raras y a 12 productores chino-extranjeros de tierras raras. En 2011, solo había 22 productores y comerciantes de tierras raras nacionales y 9 productores de tierras raras chino-extranjeros. Es probable que las futuras políticas del gobierno mantengan controles estrictos: "Según el proyecto de plan de desarrollo de las tierras raras de China, la producción anual de tierras raras puede limitarse a entre 130.000 y 140.000 [toneladas métricas] durante el periodo de 2009 a 2015. La cuota de exportación de productos de tierras raras podría ser de unas 35.000 [toneladas métricas] y el Gobierno podría permitir a 20 productores y comerciantes nacionales de tierras raras exportarlas".

El Servicio Geológico de los Estados Unidos está buscando depósitos de tierras raras en el sur de Afganistán bajo la protección de las fuerzas militares estadounidenses. Desde 2009, el USGS ha realizado estudios a distancia y trabajo de campo para verificar las afirmaciones soviéticas de que existen rocas volcánicas que contienen metales de tierras raras en la provincia de Helmand, cerca del pueblo de Khanneshin. El USGS ha encontrado una zona de rocas en el centro de un volcán extinguido con elementos ligeros de tierras raras, como el cerio y el neodimio. Ha cartografiado 1,3 millones de toneladas métricas de roca útil. Esto supone unos 10 años de suministro con los niveles de demanda actuales. El Pentágono ha estimado su valor en unos 7.400 millones de dólares.

Precio de las tierras raras

Los elementos de las tierras raras no cotizan en bolsa de la misma manera que los metales preciosos (por ejemplo, el oro y la plata) o no ferrosos (como el níquel, el estaño, el cobre y el aluminio). En su lugar, se venden en el mercado privado. Esto hace que sus precios sean difíciles de controlar y seguir. Sin embargo, los precios se publican periódicamente en sitios web como mineralprices.com. Los 17 elementos no suelen venderse en su forma pura. Suelen distribuirse en mezclas de distinta pureza, por ejemplo, "Neodimio metálico ≥ 99,5%". Debido a ello, los precios pueden variar en función de la cantidad y la calidad requeridas por el usuario final.