¿Qué son las tierras raras?

NI TIERRAS NI RARAS. Las tierras raras no son realmente “tierras”, sino un grupo muy variado de elementos químicos y tampoco son tan escasos en la Tierra.

Opinión: Manuel Regueiro y González-Barros

28 mayo, 2019

Tierra y Tecnología nº 53

Hoy están en boca de todos porque resulta que China quiere limitar de nuevo la exportación de unos minerales de los considerados “críticos” que se han denominado tierras raras, en el marco de la guerra comercial con Estados Unidos.

Las tierras raras no son realmente “tierras”

Las tierras raras no son realmente “tierras”, sino un grupo muy variado de elementos químicos y tampoco son tan escasos en la Tierra, ya que algunos son bastante abundantes (el cerio, por ejemplo, es el elemento 25º en la tabla de abundancia en la corteza terrestre, parecido al cobre). El nombre de tierras es heredado, porque en la historia de la química, a los óxidos se les llamaba tierras y a este grupo de elementos se les quedó pegado el nombrecito.  Así que vamos a hablar un poco de estos “elementos escasos” y qué papel juegan en nuestra vida cotidiana y por qué se han convertido en minerales críticos.

Se ha dado el nombre de tierras raras al conjunto de 17 elementos químicos: escandio, itrio y los 15 elementos del grupo de los lantánidos (lantano, cerio, praseodimio, neodimio, prometeo, samario, europio, gadolinio, terbio, disprosio, holmio, erbio, tulio, iterbio y lutecio).  El escandio y el itrio se incluyen entre las tierras raras porque aparecen frecuentemente mezclados con los lantánidos en los mismos yacimientos.

El almacenado de datos informáticos que cada vez se hace en equipos más pequeños y con mayor capacidad, debe parte de sus avances a las extraordinarias propiedades magnéticas del iterbio y del terbio

Pero esos elementos no aparecen en la naturaleza aislados, sino en forma de multitud de minerales (hasta 180) y compuestos de ellos, fundamentalmente óxidos. Salvo el prometeo, todos los demás lantánidos se encuentran como óxidos metálicos contenidos en unos 25 minerales, de los cuales los más importantes y que se explotan económicamente son bastnaesita (flúor carbonato de tierras raras), monacita (fosfato de tierras raras), xenotima (fosfato de itrio), loparita (óxido de cerio, sodio, calcio, titanio y niobio de fórmula (Ce,Na,Ca)(Ti,Nb)O3), cerita (silicato de fórmula (Ce,La,Ca)9(Mg,Fe+3)(SiO4)6(SiO3OH)(OH)3) y gadolinita (silicato de cerio, lantano, neodimio, itrio berilio y hierro de formula (Ce,La,Nd,Y)2FeBe2Si2O10).

Los yacimientos comerciales de estos minerales están asociados fundamentalmente a cuatro tipos de rocas:

  1. Carbonatitas, que son unas rocas ígneas con un contenido superior al 50% de carbonatos, como los yacimientos de Bayan Obo en Mongolia y Mountain Pass en EEUU
  2. Rocas ígneas alcalinas, como el yacimiento de sienitas nefelinicas de Lovozero en Rusia
  3. Las arcillas lateríticas, resultado de la alteración in situ de los yacimientos anteriores. En el sureste de China se explotan mas de 250 yacimientos de este tipo.
  4. Los depósitos tipo placer, como el de las monacitas de  Matamulas en Ciudad Real.

Además, hay evidencias de tierras raras en las costras de manganeso cobaltífero en los fondos marinos cuya explotación está ahora mismo investigándose.

La producción mundial de óxidos de tierras raras (REO en sus siglas inglesas) es del orden de 160.000 t/año de las que el 95% proceden de China y las reservas de REO se cifran entre 80 y 120 Mt, suficiente para cubrir la demanda de los próximos 625 años, si no fuera por el pequeño detalle de que esas reservas están fundamentalmente en China.

los cristales láser son cosa del neodimio y el holmio

Los elementos obtenidos de estos minerales se utilizan luego en un sinfín de aplicaciones industriales. Así el samario se emplea en potentes imanes permanentes que permiten el desarrollo de los motores eléctricos modernos. El almacenado de datos informáticos que cada vez se hace en equipos más pequeños y con mayor capacidad, debe parte de sus avances a las extraordinarias propiedades magnéticas del iterbio y del terbio. Los fantásticos colores rojos de las pantallas planas que han sustituido a los viejos tubos de rayos catódicos en nuestras teles, tienen mucho que ver con el europio y el itrio. Cerio y erbio son elementos clave en las aleaciones metálicas especiales y los últimos avances de los cristales láser son cosa del neodimio y el holmio.  El neodimio se usa también como colorante en esmaltes cerámicos y cristales de varios tipos y en la fabricación de las gafas que usan los soldadores ya que absorbe la luz ámbar de la llama del arco voltaico. Este elemento le confiere delicados colores a los cristales que varían desde el violeta puro, hasta el gris claro. También son usados por los astrónomos para calibrar unos dispositivos llamados espectrómetros y filtros de radiación infrarroja. Algunos cristales que contienen neodimio se utilizan en la fabricación de rubíes sintéticos empleados en láser de radiación infrarroja (1054-1064nm). Láseres de neodimio son el YAG (cristal de itrio y aluminio) usado en odontología y medicina, el YLF (fluoruro del itrio y litio), y el  YVO (vanadato del itrio). Finalmente, el neodimio se utiliza en los imanes permanentes del tipo de Nd2Fe14B, de gran intensidad de campo. Estos imanes son más baratos y potentes que los imanes de samario-cobalto, y son comunes en productos como auriculares, altavoces, discos duros de ordenadores, sensores, etc.

Pero las TTRR se usan en muchas más cosas de las que pensamos, por ejemplo, en los procesos catalíticos del refino del petróleo, en las cerámicas técnicas superconductoras, en fibras ópticas, en refrigeración, almacenamiento de energía, vidrios especializados, baterías nucleares, tubos de rayos X, microondas y un largo etcétera.

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Extraído y adaptado de: Manuel Regueiro 2013. Minerales en la vida cotidiana. Ed La Catarata. Colección Planeta Tierra. ISBN 978-84-8319-795-0

Información: https://www.icog.es/TyT/index.php/2019/05/que-son-las-tierras-raras/

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