Geopolítica invisible: Los minerales al poder

Para entender de qué va este tema en profundidad, conversamos con Manuela Morales Demarco, Licenciada en Geología y Doctora en Geociencias por la Facultad de Ciencias y profesora adjunta (Grado 3) en Recursos Minerales de la Universidad de la República, integrante del PEDECIBA Geociencias (un programa de apoyo en investigación). La especialista explica con claridad un tema complejo, cargado de ciencia, política y dilemas ambientales.

Pablo Rivara

–¿Qué son y porqué son raras?
–Las tierras raras no son una metáfora ni un concepto abstracto. Son 17 elementos químicos de la tabla periódica. Por un lado 15 metales (cuyos números atómicos van desde el 57 al 71): lantano, cerio, praseodimio, neodimio, prometio, samario, europio, gadolinio, terbio, disprosio, holmio, erbio, tulio, iterbio y lutecio. Y por el otro, dos metales: escandio e itrio (de números atómicos 21 y 39 respectivamente). Se agrupan porque todos estos elementos comparten un comportamiento geoquímico similar (sus símbolos en el mismo orden, son: La, Ce, Pr, Nd, Pm, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, Lu, Sc e Y). No son raras porque escaseen, sino porque nunca aparecen concentradas ni en estado puro. A diferencia del oro, el cobre o la plata, que a veces se encuentra en pepitas, las tierras raras nunca aparecen así. Siempre están mezcladas dentro de otros minerales y muy generalmente como óxidos. Separarlas es lo difícil. El término tierra viene de una denominación antigua: se usaba para nombrar sustancias que no podían separarse fácilmente. En este caso, el nombre sigue siendo preciso, el desafío no es encontrarlas, sino extraerlas y procesarlas de forma eficiente y rentable.

Manuela cuenta que a la comunidad científica, le tomó muchos años poder separar todas las tierras raras desde el descubrimiento del primer mineral que las contenía, en 1751 (una piedra pesada de Bastnäs en Suecia, mineral luego denominado cerita). “Primero se lograron separar muchos óxidos de este mineral, en 1839 se separa el cerio, pero recién en 1879 se logra separar un nuevo elemento, el escandio. Ese año se separan también el holmio, el tulio y el samario, en 1885 el praseodimio y el neodimio, 1886 el gadolinio, en 1901 el europio, en 1907 el lutecio y el prometio. En esa época (siglos XVIII y XIX) se denominaba tierra a los óxidos de metales y debido a esto es que se le denominaron tierras raras, porque son óxidos de elementos que no se encuentran en estado puro en la corteza terrestre. Por lo tanto, el término raro no es debido a su falta de abundancia sino a la forma en que aparecen en la naturaleza. De hecho, son mucho más abundantes en la corteza que los metales nobles como el oro (0,004 g/ton) y el platino (0,005 g/ton). Su abundancia es muy similar a las que presenta el níquel (75 g/ton), el cobre (55 g/ton) y el zinc (70 g/ton), y menos abundantes que el hierro (5,6 por ciento) y el silicio (28 por ciento). Su disponibilidad combinada en la corteza terrestre es de 200 ppm (partes por millón), de los cuales 66,4 ppm es cerio, 34,6 ppm lantano y 31 ppm es itrio.

–¿Para qué sirven? ¿Cuáles son sus usos?
–Durante siglos, las tierras raras no tuvieron aplicaciones relevantes. Eso cambió en el último siglo, y de forma acelerada en las últimas décadas cuando comenzaron a explotarse sus propiedades magnéticas, ópticas, eléctricas y luminiscentes. Las tierras raras comenzaron a utilizarse hace unos cien años atrás, en las camisas incandescentes (Welsbach mantle) para las linternas de gas de carbón, compuestas en un 99 por ciento de dióxido de torio y un 1 por ciento dióxido de cerio. Hoy en día, el 98 por ciento del consumo es del llamado mischmetal (metal mezclado, en alemán), que es una aleación de tierras raras sin separar, cuya proporción es heredada de la mena (usualmente cerio, lantano, neodimio y varias tierras raras menores). Su uso se reduce a la fabricación de acero, a la producción de catalizadores para la refinación de petróleo, en el pedernal de los encendedores y en la metalurgia del manganeso. Sin embargo, la separación de las distintas tierras raras entre sí, es compleja y costosa. El enriquecimiento de elementos únicos con una pureza del 60 al 90 por ciento, permite usos más especializados como coloración de vidrios y cerámicas, y la producción de imanes potentes. Las tierras raras extremadamente puras (mayores al 99,99 por ciento) se requieren solo en bajas cantidades. Algunas de ellas (europio e itrio) se usan como sustancia fosforescente en pantallas de televisión y computadoras, tubos de neón y equipos de Rayos X, y para algunas máquinas láser. Debido a su configuración electrónica compleja tienen propiedades fluorescentes y luminiscentes importantes, son ferromagnéticos, buenos conductores eléctricos, también tienen propiedades ópticas vinculadas a la emisión muy precisa de rayos gamma, propiedades dieléctricas y como semiconductores. Estas propiedades permiten que su aplicación hoy se extienda en casi todo: en pantallas y fibra óptica, resonadores magnéticos y tratamientos oncológicos, en las memorias de computadoras, en los radares, láseres y tecnología nuclear, en los autos híbridos y eléctricos, en las turbinas eólicas y baterías recargables, entre muchos otros usos. Por lo que son esenciales para la tecnología de hoy. Sin tierras raras, la vida moderna tal como la conocemos, no existiría.

Google Earth.

–¿Qué rol juegan en la transición energética?
–Son fundamentales. La transición hacia energías limpias depende de una minería intensiva. Por poner un ejemplo: un auto híbrido Toyota Prius, utiliza entre 10 y 15 kilogramos de lantano y 10 kilogramos de neodimio, para las baterías híbridas, para los sistemas de freno, para los convertidores catalíticos y los motores eléctricos. Parece poco, pero conseguir esos kilos del elemento puro requiere procesar toneladas y toneladas de mineral, porque las tierras raras vienen mezcladas en baja concentración y separarlas es muy costoso. Más tecnología limpia implica, inevitablemente, más minería.

–¿De qué minerales se extraen?
–Hay más de 250 minerales que contienen TTRR (tierras raras) pero solo cuatro tienen importancia económica, lo que en Geología Económica se conoce como minerales de mena o simplemente mena. Los procesos geológicos no separan nunca las tierras raras individuales, pero sí concentran las tierras raras livianas en los minerales monacita y bastnaesita, y las pesadas en xenotima y loparita.

USGS.

–¿Dónde se concentran estos minerales?
–Los tipos de depósitos de TTRR más comunes son los alojados en carbonatitas. El distrito minero de este tipo de depósito con mayores reservas del mundo se llama Bayan Obo y se ubica en la Región Autónoma de Nei Mongol, en China, con una producción de 800 millones de toneladas y un tenor de TTRR de 6 por ciento, según una publicación del Servicio Geológico de los Estados Unidos. (USGS, 2017). También en Estados Unidos, se encuentra la Mina Mountain Pass con 16,7 millones de toneladas y 8 por ciento de óxidos de TTRR. Y en Australia la Mina Mount Weld de 23,9 millones de toneladas, tambien con un 8 por ciento. En Rusia, se encuentra la Mina Karnasurt Mountain, se trata de un depósito de tipo ígneo peralcalino. Y en Brasil, encontramos el Distrito Minero Buena Norte en la costa este de ese país; donde se encuentra en formato de arenas negras (arenas de minerales pesados). Por último, también existe la Mina Dong Pao en Vietnam y los depósitos del sur de China, que son de tipo arcilla de absorción iónica.

–Gran parte de la producción y el procesamiento están concentrados en China. ¿Cómo se llega a eso?
–Hasta mediados del siglo XX los principales productores eran India, Brasil, Estados Unidos o Sudáfrica. Pero a partir de los años 2000 entra con fuerza China, y hoy se estima que concentra cerca del 95 por ciento de la producción mundial. Desde 2009, China empezó a reducir exportaciones y a concentrar toda la cadena dentro de su territorio: desde los imanes hasta las baterías. Eso hace que todo el mundo dependa de lo que haga China. Y por eso Estados Unidos, por ejemplo, se pone tan nervioso y empieza a buscar alternativas de proveedores en otros países, como Groenlandia, América Latina o África. La búsqueda de diversificación es global, pero no siempre viable.

–¿Y en América Latina, Uruguay tiene tierras raras?
–En América Latina Brasil es el principal productor regional, pero en volúmenes muy bajos comparados con China. Otros países tienen reservas, pero no necesariamente producción activa. En Uruguay, el escenario es todavía más incipiente. Hay rocas alcalinas y arenas negras que podrían contener tierras raras. Pero hoy estamos en una etapa de investigación científica. No hay empresas explorando ni explotando estos minerales. Incluso si existieran, la viabilidad económica sería dudosa. El procesamiento no se haría localmente y competir con China resulta prácticamente imposible. Y esto ocurre en muchos otros lugares del mundo.

Pablo Rivara

–¿Qué impacto tiene la extracción y el refinamiento?
–Toda actividad minera tiene impacto ambiental. En el caso de las tierras raras, el punto crítico suele ser el procesamiento, donde se separan los distintos elementos. Que el impacto sea mayor o menor depende de los controles ambientales y de las exigencias de cada país. Algunos optaron por no producirlas y externalizar el problema, como Estados Unidos. Otros se especializaron en una parte clave de la cadena: el refinado, como China.

–¿Existe el riesgo de que se agoten?
–En minería no se habla tanto de que se acaben, sino de rentabilidad. Un depósito que antes no era rentable puede volverse explotable si aumenta la demanda. Además, hoy se reprocesan antiguos desechos mineros porque antes no interesaban y ahora sí. La clave sigue siendo la misma: demanda, consumo y decisiones políticas.

–¿Cuál es el valor de estas tierras a nivel económico?
–El escandio y el terbio son las tierras raras más valiosas. El precio del óxido en 2020 era de 3.800 dólares por kilogramo y de 670, respectivamente. El escandio tiene aplicación en aleaciones ligeras en la industria aeroespacial y en pilas de combustible de óxido sólido. El terbio se usa en imanes, sustancias fosforescentes, láseres, lámparas fluorescentes, aleaciones magnéticas, sonares navales, y como estabilizador de pilas de combustible. En un rango de precio intermedio están los óxidos de disprosio con 282,9 USD/kg (2024), neodimio con 59,5 USD/kg, praseodimio (54,58), gadolinio (30,71) y europio (27). El disprosio se utiliza en imanes, láseres, aleaciones magnéticas y unidades de disco duro. El neodimio y el praseodimio también se usa en imánes, láseres, lentes de soldadura, en condensadores de cerámica y motores de autos eléctricos. El gadolinio en vidrios de alta refracción, láseres, tubos de Rayos X, memoria de computadoras, captura neutrónica, resonancia magnética nuclear (RMN), aleaciones magnetorestrictivas, y aditivo en acero. El europio como fosforescente para pantallas (rojos y azules), láseres, lámparas de vapor de mercurio, lámparas fluorescentes, agentes de contraste de RMN. Mientras que las tierras raras menos valiosas son el itrio (6,3 USD/kg), el lantano (2,7), cerio (1,26) y samario (2,01). Siendo los metales siempre mucho más valiosos que los óxidos.

–¿Cree que las tierras raras van a definir el mapa político y económico del futuro?
—Sí, pero no solo ellas. Hay otros minerales críticos, como el cobre, que son igual o más importantes. Para llegar a cero emisiones en 2050 se necesita una lista enorme de elementos químicos. Sin ellos, la transición energética no es posible. El problema no es solo geológico, sino cultural. Vivimos diciendo: 'no a la minería', pero lo decimos desde el celular, desde la computadora, desde la televisión. Todo lo que usamos depende de la minería. A eso se suma el consumo acelerado. Cambiamos el celular todos los años, lo tiramos, compramos otro. Eso también es parte del problema.

–En ese contexto, aparecen ideas que hoy suenan lejanas, ¿cree que es posible hacer minería en el espacio?
–Hoy no es una posibilidad real, pero no dudo que se esté pensando. Quizás no ahora, pero en 50, 100 o 200 años… quién sabe. La industria espacial también necesita materiales, y muchos. Mientras tanto, la discusión sigue pendiente en la Tierra. Exportamos el impacto ambiental e importamos el beneficio. Eso no es sostenible. La minería se está haciendo en algún lugar para que tengamos esta calidad de vida. La pregunta no es si sí o si no, sino cómo, dónde y bajo qué reglas. La minería es inevitable. Lo que es evitable es hacerlo mal. Para mi, el desafío es doble, por un lado avanzar hacia prácticas mineras más responsables y, al mismo tiempo, revisar un modelo de consumo que exige cada vez más recursos sin hacerse cargo de su origen.