El Blog de Ignacio Mártil

26 octubre, 2021 Ignacio Mártil 4 COMENTARIOS

Estamos en el inicio de una nueva revolución, la de los minerales raros (y estratégicos, como añadido imprescindible). Cada día que pasa estamos viendo diferentes campos industriales en los que la demanda de estos minerales es creciente:

1.- Electrónica de consumo (teléfonos móviles, ordenadores portátiles, televisiones, impresoras 3D, etc.).

2.- Tecnología militar de vanguardia (drones, aviones furtivos; ambos utilizan toda una clase de materiales compuestos por elementos de los mencionados aquí).

3.- Paneles fotovoltaicos de lámina delgada (Cadmio, Teluro, Cobre, Galio, Indio, Selenio).

4. – Vehículos eléctricos y sus baterías (litio, cobalto, níquel, manganeso).

5. – Turbinas eólicas (disprosio, neodimio).

6.- Dispositivos de almacenamiento de electricidad.

7.- Diodos emisores de luz blanca (Galio, Indio).

8.- Pilas de combustible y catalizadores (platino).

Por poner un ejemplo de lo más representativo, en el interior de un teléfono móvil actual puede haber hasta 50 elementos químicos diferentes, especialmente tierras raras:

Estas nuevas industrias están generando desde hace ya varios años la necesidad de extraer y utilizar minerales que hasta hace poco eran perfectos desconocidos, con aplicaciones marginales y testimoniales. El mundo de los minerales escasos, dentro del cual se engloban las denominadas “tierras raras”, está abriendo un nuevo escenario en el que se disputa, una vez más, la hegemonía industrial y tecnológica de las grandes potencias.

Para tener un orden de magnitud, en el interior de un ordenador portátil hay repartidos entre sus diversos sistemas lo siguiente. Aproximadamente 30–60 gramos de cobalto, 2-3 gramos de “tierras raras”, 1-2 gramos de tántalo, 0,50-1 gramos de oro y plata, 0,05 gramos de elementos del grupo del platino y unos 0,04 gramos de indio, galio y germanio.

Una de las características claves de estos elementos es su ubicación geográfica en el planeta: los yacimientos de la gran mayoría de ellos están concentrados en muy pocos países:

Sin hacer un listado exhaustivo, detallo solo dos de los más importantes en estos momentos:

Cobalto: Hasta hace no muchos años, el cobalto era principalmente utilizado con fines estéticos y ornamentales; se empleaba como pigmento para teñir de azul oscuro cerámicas, así como para proteger piezas de joyería de la corrosión, recubriéndolas con cobalto galvanizado. Asimismo, se ha usado tradicionalmente como elemento básico para realizar aleaciones de acero; siendo un material muy utilizado para la fabricación de turbinas de aviones por su elevada dureza.

Hoy en día se encuentra presente en casi cualquier dispositivo electrónico doméstico (teléfonos móviles, ordenadores, etc.), así como en las baterías de los vehículos eléctricos e híbridos, ya que es un metal indispensable para prolongar la duración de las baterías de ion de litio. Hoy en día este metal se ha convertido en estratégico.

Litio: Durante décadas este metal se ha empleado mayoritariamente para uso médico. Hoy en día, es el elemento clave de las baterías de teléfonos móviles, tabletas, ordenadores y en las de los vehículos eléctricos e híbridos; se utiliza también en otros sectores, como la producción de lubricantes, vidrio, cerámica, aires acondicionados, cementos, adhesivos, industria farmacéutica, armas nucleares, etc.

Precisamente, el “boom” del mercado de los vehículos eléctricos ha disparado la demanda y el precio de este metal. Es de destacar que alrededor del 60-80 % de las reservas de litio conocidas en el planeta se concentra en el denominado “Triángulo del Litio”:

Son un conjunto de 15 elementos químicos metálicos denominados genéricamente lantánidos (los más conocidos son: samario, terbio, erbio, cerio, lantano, europio o neodimio), junto con otros dos, escandio e itrio. Se utilizan en la fabricación de turbinas eólicas, vehículos eléctricos, electrónica de consumo (teléfonos, televisores, ordenadores portátiles) y medicina nuclear (equipos de resonancia magnética).

Las tierras raras juegan un papel esencial en el desarrollo de las energías limpias, como los vehículos eléctricos y las turbinas de aerogeneradores. La siguiente figura muestra la producción y las reservas estimadas de estos elementos y su reparto geográfico:

La extracción de estos elementos químicos es un proceso muy contaminante, ya que implica procesar elevadas cantidades de material para obtener una pequeña cantidad de estos metales. La extracción de “tierras raras” provoca altos niveles de contaminación ambiental debido al desecho de materiales radioactivos producidos en el proceso (torio, uranio); ello daña los suelos limítrofes y los incapacita para su uso en agricultura o ganadería, lo que representa un gran impacto social dentro de las comunidades cercanas a las mina.

La obtención de una tonelada de “tierras raras” genera alrededor de 9.000-12.000 metros cúbicos de gases en los que encontramos ácido sulfúrico, dióxido de azufre y ácido fluorhídrico, cerca de una tonelada de restos radioactivos y más de 75.000 litros de agua acidificada.

En definitiva, nos hallamos en el comienzo de un nuevo tiempo, en el que la obtención de estos elementos químicos (como en su día sucedió con el petróleo) va a jugar un papel esencial en todas las políticas industriales que se diseñen para el nuevo siglo.

Solo, en mi opinión, digo que mientras no lleguen a mi territorio todo bien, aunque quiera ayudar no puedo; las zonas de explotación se encuentran muy lejos de mí.

Las tierras raras son poco conocidas por los ciudadanos de mi patria.

Claro que puedes hacer. Reutiliza dispositivos electrónicos en la medida que puedas; ya que es tan costoso, trata de comprar de segunda mano, repara y, si puede ser, usa la electrónica lo menos posible.

Buenas noches, leído ya su informe reflexivo, tan solo reflejarle que su lectura encamina de forma certera, y dando algún empujón que otro, al entendimiento con perseverante inteligencia y sana didáctica. Un placer.

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Soy Doctor en Física (1982) y Catedrático de Universidad (2007) en el área de Electrónica. Realizo mi actividad investigadora en la Universidad Complutense de Madrid, de carácter marcadamente experimental, en el campo de la física de los semiconductores. Soy especialista en propiedades eléctricas y ópticas de estos materiales, así como en dispositivos electrónicos y opto-electrónicos basados en ellos, siendo mi principal objetivo en la actualidad el estudio de conceptos avanzados en células solares.

Mi trabajo científico se concreta en los siguientes indicadores principales: soy co-autor de más de 150 artículos científicos publicados en revistas de alto impacto de ámbito internacional; he presentado cerca de 100 ponencias en congresos internacionales; he participado y participo, como Investigador Principal o como miembro del equipo investigador, en 22 proyectos de investigación financiados con fondos públicos en concurrencia competitiva; he dirigido 7 Tesis Doctorales; finalmente, soy evaluador de publicaciones (“referee”) de 15 revistas científicas internacionales.

Soy miembro de la Real Sociedad Española de Física y realizo un intensa labor divulgativa mediante mi blog personal "Un poco de Ciencia, por favor", que se encuentra alojado en el diario Público