Los elementos de tierras raras, un grupo de 17 metales, son relativamente abundantes en la corteza terrestre, pero su extracción es extremadamente difícil.
Neodimio, uno de los elementos de tierras raras más difíciles de extraer. Foto: RHJ/Getty
Las tierras raras poseen numerosas propiedades útiles, lo que las hace muy solicitadas en las industrias energética y tecnológica. Este grupo comprende 17 metales, incluyendo 15 metales al final de la tabla periódica, junto con el itrio y el escandio.
Los más valiosos de estos elementos son el neodimio, el praseodimio, el terbio y el disprosio, que actúan como imanes miniatura ultrapotentes, un componente crucial de dispositivos electrónicos como teléfonos inteligentes, baterías de vehículos eléctricos y turbinas eólicas. Sin embargo, el suministro limitado de tierras raras es una gran preocupación para empresas y gobiernos a la hora de producir estos productos básicos modernos.
En realidad, las tierras raras no son tan raras. Según una investigación del Servicio Geológico de Estados Unidos (USGS) sobre la abundancia cristalina de diferentes elementos (la disponibilidad promedio en la corteza terrestre), la mayoría de las tierras raras están presentes en cantidades aproximadamente iguales que metales comunes como el cobre y el zinc. «Ciertamente, no son tan raros como metales como la plata, el oro o el platino», afirmó Aaron Noble, profesor de la Universidad Politécnica de Virginia.
Sin embargo, extraerlos de fuentes naturales es extremadamente difícil. "El problema es que no están concentrados en un solo lugar. Hay alrededor de 300 miligramos de tierras raras en cada kilogramo de esquisto en Estados Unidos", afirmó Paul Ziemkiewicz, director del Instituto de Investigación del Agua de Virginia Occidental.
Normalmente, los metales se concentran en la corteza terrestre debido a diversos procesos geológicos, como flujos de lava, actividad hidrotermal y formación de montañas. Sin embargo, las inusuales propiedades químicas de las tierras raras hacen que no se concentren juntas en estas condiciones específicas. Existen trazas de tierras raras dispersas por todo el planeta, lo que dificulta su extracción.
Ocasionalmente, los ambientes subterráneos ácidos pueden aumentar ligeramente los niveles de tierras raras en ciertos lugares. Sin embargo, encontrar estas ubicaciones es solo el primer desafío.
En la naturaleza, los metales existen como mezclas llamadas menas, que contienen moléculas metálicas unidas a otros no metales (antiiones) mediante fuertes enlaces iónicos. Para obtener el metal puro, es necesario romper estos enlaces y eliminar el no metal. La dificultad de esta tarea depende del metal y del no metal con el que esté unido.
El mineral de cobre suele presentarse en forma de sulfuros (compuestos químicos que contienen azufre y otros elementos). Se calienta hasta que los sulfuros se liberan en forma de gas y el cobre puro se deposita en el fondo del reactor. Este es un proceso de extracción bastante sencillo. Otros, como los óxidos de hierro, requieren aditivos para liberar el metal. Pero separar los elementos de tierras raras es mucho más complejo, explica Ziemkiewicz.
Los metales de tierras raras tienen tres cargas positivas y forman enlaces iónicos extremadamente fuertes con antiiones fosfato, cada uno de los cuales tiene tres cargas negativas. Por lo tanto, el proceso de extracción debe superar el enlace extremadamente fuerte entre el metal positivo y el fosfato negativo.
"Los minerales de tierras raras son muy estables químicamente, por lo que requieren una gran cantidad de energía y poder químico para descomponerlos. Normalmente, ese proceso requiere niveles de pH extremadamente bajos, condiciones rigurosas y temperaturas extremadamente altas debido a que los enlaces dentro del mineral son increíblemente fuertes", explicó Noble.
La dificultad para extraer elementos puros les ha dado el nombre de "tierras raras". Algunos expertos investigan nuevos métodos para reciclar y extraer estos valiosos metales de residuos industriales y aparatos electrónicos antiguos para aliviar la presión sobre el suministro actual. También intentan recrear las propiedades magnéticas y electrónicas únicas de las tierras raras en nuevos compuestos, con la esperanza de que estos se conviertan en alternativas más accesibles. Sin embargo, actualmente no existen alternativas eficaces a las tierras raras, a pesar de la creciente demanda.
Thu Thao (según Live Science )
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