La pretendida rareza de las tierras raras
Los superpoderes de los lantánidos
Decía el Principito de Antoine de Saint-Exupery que “lo esencial es invisible a los ojos”. Algo cierto no sólo sobre las personas sino sobre la propia realidad que nos rodea. No sabemos cómo funcionan las cosas hasta que lo descubrimos - y desde entonces no podemos volver a mirarlas con los mismos ojos.
Algo así nos ha pasado con las llamadas “tierras raras”. Basta preguntar a Google Trends para darnos cuenta de cómo han pasado del desconocimiento a convertirse en uno de los términos sobre el que todo el mundo ha empezado a hablar en los últimos meses …y días.
Aunque ya circulan artículos diciendo que no son ni tierras ni raras, sí que reúnen ciertas características asociadas con la rareza. Como su difícil acceso, razón de su popularidad. O que, por mucho que se las mencione, se haga en esos términos, y no por su propio nombre.
Qué son las “tierras raras”
Las “tierras raras” no son una lista abierta. Ni incluyen el oro y la plata, como se ha llegado a decir. Ni el litio y el cobalto. Tampoco son los elementos más amenazados en cuanto a su disponibilidad futura en clasificaciones como la de “green minerals” (ver tabla periódica más abajo).
Se trata de un grupo de elementos del sistema periódico que comparten propiedades especiales. En concreto, los que ocupan las casillas 57 a 71 de la tabla periódica, aquellos en la primera línea de las dos que aparecen separadas por debajo de la tabla. Conocidos colectivamente como “lantánidos”, adoptando la denominación del primero de ellos, el lantano. Al que siguen cerio, praseodimio, neodimio, prometio, samario, europio, gadolinio, terbio, disprosio, holmio, erbio, tulio, iterbio y lutecio. Y a los que se suele agregar el escandio y el itrio, llevando el total de 15 a 17.
Elementos que cuentan con propiedades magnéticas y ópticas que los hacen clave en la tecnología y electrónica modernas, siendo fundamentales en todo tipo de dispositivos, desde turbinas eólicas y coches eléctricos hasta teléfonos móviles, radares y pantallas LED (buenos ejemplos en esta animación de The Economist).
Y aunque son muy similares atómicamente, sus características son muy diferentes. Podemos pensar en ellos como superhéroes con distintos superpoderes. Siendo los más destacados el neodimio, clave para producir los imanes permanentes, los más poderosos, junto al disprosio y el praseodimio, que los hacen más fuertes. Otros son necesarios para el funcionamiento de internet y de elementos ópticos y pantallas, como el erbio o el europio. Pero cada uno tiene su aplicación específica y distinto valor en el mercado, con precios que varían entre 1 USD/kg para el cerio y los 2.000 USD/kg del terbio.
En un momento en que la tecnología del futuro, ejemplificada en la revolución electrotech, es tan dependiente del electromagnetismo, estos superpoderes son importantes. No sólo para la transición energética sino también para todo tipo de desarrollos ópticos y electrónicos, incluida la defensa.
Valor estratégico que explica las tensiones geopolíticas que está protagonizando. Y que se hayan convertido en el arma secreta por la que Trump ha perdido la mano en la partida arancelaria con China (haciendo bueno el “TACO”), y una de las aparentes razones que explican su interés por Groenlandia.
¿Son de verdad raras?
El nombre de “tierras raras” le viene a los lantánidos de su descubrimiento en el siglo XIX en Suecia, dada su apariencia terrosa una vez aisladas, y el completo misterio que supusieron su novedad y propiedades. Pero ahora sabemos que son bastante comunes. El problema es encontrarlas con la suficiente concentración para que salga a cuenta un yacimiento.
Como en la historia del aluminio, que compartí en el post “Abundancia”, su escasez inicial venía mucho más por las dificultades de extraerlos y separarlos. Pero en este caso parece más complicado pasar de la escasez a la abundancia.
Y es que el proceso para su separación y purificación es particularmente metódico, implicando su disolución en fuertes ácidos, que demanda mucha electricidad, solventes y reagentes, y puede implicar hasta 100 pasos separados. “Una ingeniería química complicadísima que prácticamente sólo sabe hacer China”, en palabras del experto en minería Adrián Godás. Y que guarda como un secreto, incluso restringiendo desde 2023 la exportación de la maquinaria para procesarlas y prohibiendo viajar al extranjero a sus mayores expertos.
Paradójicamente, estos procesos tienen su origen en Europa y América. La mina californiana Mountain Pass, operada por Mollycorp, llegó a producir el 70% de las tierras raras hasta los 80. Como muchos otros procesos, fueron “deslocalizados” a China, dónde se adquirió, extendió y optimizó este know how, logrando producir con unos costes mucho más bajos. Como consecuencia, Mountain Pass cerró, Mollycorp quebró, y la gente con estos conocimientos se fue jubilando.
Ello explica que China hoy acapare el 90% de la producción de tierras raras refinadas, aunque parte de su extracción, que también domina con una cuota superior al 60%, venga de otros países como Myanmar. Y su posición estratégica en la producción de las tecnologías del presente - y del futuro.
Japón es el país que menos depende de China. Tras ver interrumpido su suministro en 2010 en una disputa marítima con China, que paralizó los sistemas just in time de sus productores, decidió invertir en independizar su cadena de valor, desarrollando capacidades de producción final. Y aún así sigue dependiendo en un 60% de China.
Otros países, como Australia, que suministra buena parte del mineral a Japón, están tratando de ampliar sus capacidades en este ámbito con empresas como Lynas, principal productor fuera de China, con instalaciones en Malasia. La Unión Europea ha adelantado proyectos en Malawi y Sudáfrica. Y el propio USA está actuando para asegurarse el suministro y apoyar a líderes locales como MP Materials, que en 2018 adquirió y abrió de nuevo la mina de Mountain Pass.
Pero esta dependencia no se resuelve solamente encontrando más yacimientos. Es necesario desarrollar también las capacidades de separación y purificación hoy concentradas en China.
Es lo que Skander Garroum llama “conocimiento de proceso”, que sólo puede ser adquirido por el que produce, y por tanto es muy complicado de replicar. Y lo que explica la verdadera ventaja competitiva de China en la nueva revolución tecnológica en la que nos encontramos. Más cuando aplican su estrategia de “full stack”, que abarca desde la extracción de minerales hasta el producto final y toda la industria auxiliar necesaria para producirlo. Y no sólo en cuestión de lantánidos (muy recomendable este post en el que lo desarrolla).
Acabar con la rareza
Y es que, más que raros, los lantánidos son difíciles de extraer y refinar. Lo que parece suficiente para que mantengan ese adjetivo. Y dependemos de ellos, por lo que nos quedan dos opciones: reducir esa dependencia o acabar con su rareza.
Hay intentos de sustituirlos por otros recursos de más fácil acceso, al menos para los usos más críticos. Como Tesla, que ha adoptado motores de inducción en sus coches, evitando los motores de imanes permanentes.
Hay un incentivo claro para encontrar alternativas. Y es de esperar que dé lugar a más innovación. Pero son muchas las aplicaciones donde habría que encontrarlas.
La economía circular también puede reducir esta dependencia, reciclando los minerales utilizados en nuestro sistema de producción y consumo. Una fórmula con muchísimo potencial en el futuro, sobre todo en la medida que se consiga lograr con costes más reducidos y estables que la extracción y producción original, pero que no bastará por sí sola en una transición en la que es de esperar que las necesidades nuevas excedan la base instalada, aunque también se beneficien por el aumento de eficiencia de la revolución electrotech.
Empresas como la francesa Carester en Europa o Cyclic Materials in Canada ya están haciendo realidad esta alternativa. Otras, como la italiana Rarearth, reciclan imanes permanentes (en su caso de NdFeB) garantizando su fuerza y consistencia.
En cualquier caso, no parece que podamos prescindir de los superpoderes de los lantánidos ni desperdiciar sus propiedades. No sólo por las aplicaciones que ya conocemos. Es de esperar que la ciencia aplicada los siga extrayendo más valor y usos.
Ya es hora de que los lantánidos dejen de ser “tierras raras” y los conozcamos por su nombre. Aplicar la magia de la abundancia, como con el aluminio, puede evitar que se conviertan en un cuello de botella para la innovación. Hay tecnologías limpias que necesitan sus superpoderes.
No he buceado mucho hasta ahora en el tema de las tierras raras y este post me ha venido como anillo al dedo. Me parece fascinante por su interescalaridad: tan relevante a escala microscópica como planetaria. Gracias, José María.
Muchas gracias. Muy interesante. Como posible alternativa a medio plazo surge la twistronica de la que Pablo Jarillo es uno de sus principales exponentes, y es español. El ángulo mágico del grafeno, descubierto por el profesor Jarillo, podría ayudar a solventar en parte este problema de escasez.