¿Qué son los elementos de tierras raras y qué tienen que ver con el medio ambiente?

Las tierras raras no tienen respeto. Atrapados cerca de la parte inferior de la tabla periódica de los elementos, y con nombres impronunciables como praseodimio e iterbio, no tienen ni de lejos el glamour y la popularidad que tienen el oxígeno, el nitrógeno, el carbono y los demás. Diablos, incluso el zirconio, utilizado para crear el simulador de diamante de zirconia cúbica a menudo burlado, funciona mejor que las tierras raras. La ironía de todo esto es que la mayoría de la gente usa diariamente productos elaborados con tierras raras. De hecho, se podría decir que no podríamos vivir sin ellos, ya que se encuentran en la mayoría de los dispositivos de alta tecnología: teléfonos celulares, computadoras, iPods y más.

Entonces, ¿qué son exactamente estas cosas? Hay 17 elementos de tierras raras, según una definición ampliamente aceptada, todos los cuales exhiben propiedades químicas similares: los elementos de la serie de los lantánidos: lantano, cerio, praseodimio, neodimio, prometio, samario, europio, gadolinio, terbio, disprosio, holmio, erbio, tulio, iterbio y lutecio, además de itrio y escandio, clasificados como "metales de transición" [fuente: Cámaras del Parlamento]. (Sin embargo, algunos científicos pueden excluir el escandio, o tanto el escandio como el itrio, del grupo de tierras raras, dependiendo de qué tan similares sientan que esos dos elementos son a los lantánidos). Estos elementos, también llamados metales de tierras raras, fueron descubiertos en 1787 por El teniente químico Carl Axel Arrhenius, después de encontrar una roca negra extrañamente pesada en una cantera en Ytterby, Suecia, a la que llamó iterbita [fuentes: Vanderkrogt , Think Global Green ].

Estos metales no son realmente raros, se encuentran en abundancia en todo el mundo. Sin embargo, la gente los considera raros porque están dispersos en pequeños trozos por todo el planeta, no agrupados en vetas, como el cobre. En realidad, se encuentran en grupos, pero con otras tierras raras, no solo de su tipo particular. Esto significa que deben cosecharse y luego separarse en cada elemento individual, lo cual es difícil y costoso. De hecho, cuando los elementos se descubrieron inicialmente, y los científicos aún no estaban seguros de qué hacer con ellos, se extrajeron juntos como un grupo. Esta mezcla de elementos se llamó "mischmetal" [fuente: Popular Mechanics ]. En realidad.

Durante décadas, los científicos estudiaron estos elementos y finalmente se dieron cuenta de su gran potencial. Por un lado, las tierras raras tienen maravillosas propiedades magnéticas y conductoras, lo que nos permite encoger nuestros dispositivos tecnológicos. ¿Recuerdas el Sony Walkman de la década de 1970, el primer dispositivo de música portátil? Ese reproductor compacto fue posible en parte porque contenía un imán pequeño y fuerte hecho de samario. Hoy en día, los imanes a base de samario han sido reemplazados por imanes de neodimio aún más pequeños y fuertes, de ahí el diminuto descendiente del Walkman, el iPod [fuente: Popular Mechanics , Lynas Corp. ]. Las tierras raras también brillan en el ámbito de la defensa, donde se utilizan para crear de todo, desde gafas de visión nocturna hasta armas guiadas con precisión.

Estados Unidos alguna vez lideró el mundo en el procesamiento de tierras raras, pero hoy esa distinción pertenece a China, que se benefició de los subsidios gubernamentales en las décadas de 1980 y 1990 que les permitieron inundar el mercado internacional con tierras raras baratas. Sin embargo, a medida que la necesidad de China ha aumentado, no se venden tanto al resto del mundo y se avecina una escasez. EE. UU. ha reiniciado su antigua instalación de producción y, eventualmente, podrá volver a cubrir su propio consumo de metales de tierras raras [fuente: National Geographic ].

Es fantástico encoger nuestros juguetes de alta tecnología mediante el uso de tierras raras, pero tienen otros usos importantes, especialmente en relación con el medio ambiente. Los metales se utilizan en la creación de numerosos artículos "verdes", incluidos automóviles híbridos , controles de contaminación del aire, bombillas de luz LED y turbinas eólicas .

Específicamente, los imanes hechos de tierras raras se usan en turbinas eólicas y elementos relacionados, como generadores, lo que los hace fuertes y potentes, pero livianos y eficientes. Las baterías recargables, que alimentan todo, desde diminutos lectores electrónicos hasta los pesados ​​vehículos híbridos mencionados anteriormente, también utilizan estos elementos, en particular el lantano. Cada Toyota Prius , por ejemplo, lleva 10 libras (4,5 kilogramos) de lantano en su batería de "hidruro metálico de níquel". (¿Adivina a qué se refiere la parte "metal" del nombre? Lantano, por supuesto [fuente: Popular Mechanics ].)

Por supuesto, las tierras raras no son perfectas. Todos los minerales de tierras raras contienen uranio y torio, elementos radiactivos que se convierten en productos de desecho cuando se extraen y deben eliminarse con cuidado. También se necesitan más productos químicos para separar el uranio y el torio que para separar los metales básicos como el cobre, el zinc y el plomo, lo que no es bueno para el medio ambiente [fuente: Think Global Green ].

En China y en otros lugares, las regulaciones laxas y la minería ilegal de metales de tierras raras han dado como resultado la contaminación de la tierra y el agua e incluso el envenenamiento de los habitantes locales, lo que obviamente es un problema importante [fuente: Casas del Parlamento ]. El proceso de minería también utiliza mucha energía y puede provocar la degradación y erosión de la capa superior del suelo. Y, por último, muchos dispositivos de alta tecnología fabricados con tierras raras se tiran a los vertederos cuando ya no son útiles, y los investigadores aún no saben si, con el tiempo, las tierras raras se liberarán de nuevo en el medio ambiente, y si entonces, lo que eso puede significar para nuestro planeta [fuente: Houses of Parliament , Smith ].

Sin embargo, en última instancia, la producción de tierras raras continúa aumentando, lo que sugiere que, al menos por ahora, sus innumerables beneficios ambientales y sociales superan los costos. Así que parece que estos elementos están aquí para quedarse, al menos hasta que se descubra la siguiente mejor opción.

Lo admito: odio la ciencia. (Matemáticas también, si debe saberlo). Así que este tema inicialmente no me emocionó. Hasta que me di cuenta de que eso significaba que finalmente tenía algo científico que discutir con mi hija mayor, quien acaba de graduarse con una licenciatura en química. Mi hija estaba familiarizada con los elementos de tierras raras y me ayudó a comprender completamente de qué se trata. Ese toque personal hizo que el tema me resultara mucho más interesante, y espero que ese interés se refleje en este artículo.

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Fuentes