¿Por qué importan tanto las Tierras Raras?

¿Qué son las Tierras Raras?

Las Tierras Raras son un grupo de 17 elementos químicos formado por el Escandio, el Itrio y 15 elementos del grupo de los lantánidos (Lantano, Cerio, Praseodimio, Neodimio, Prometeo, Samario, Europio, Gadolinio, Terbio, Disprosio, Holmio, Erbio, Tulio, Iterbio y Lutecio). Se incluyen los dos primeros elementos ya que suelen encontrarse mezclados con los lantánidos. (Ilustre Colegio Oficial de Geólogos de España, 2019).  Si bien estos elementos tienen propiedades parecidas que hacen que se incluyan dentro el mismo grupo de elementos, cada uno posee unas cualidades particulares que proporcionan unas aplicaciones específicas en la tecnología actual. Aunque estos minerales no son exactamente escasos en la corteza terrestre, se les puso este nombre ya que cuando se descubrieron en el siglo XVIII, no se encontraban con facilidad. El problema está en que están en todas partes, pero su concentración es mínima, hecho que dificulta la viabilidad de la explotación de estos minerales (Balaram, 2018).

Como se ha mostrado en la Ilustración 3, las tierras raras, son cruciales y altamente necesarias para asegurar un futuro verde. Gracias a sus aplicaciones en energías renovables y vehículos eléctricos, la demanda de estos minerales no deja de aumentar. En la tabla y el gráfico siguiente, se pueden ver en detalle los usos de las Tierras Raras. Principalmente usadas como catalizadores en los motores de vehículos eléctricos, el “boom” de la movilidad eléctrica, ha hecho aumentar de un 60% en 2017 a un 75% en 2019 el uso de estos minerales para esta función (U.S. Geological Survey, 2020).

La siguiente tabla muestra las aplicaciones principales de cada uno de los minerales del grupo de las Tierras Raras (Hsu, 2019). Todos estos minerales tienen sus aplicaciones claves ya que sus propiedades únicas les proporcionan un mejor rendimiento. Destacan el neodimio y el disprosio por su rol en los imanes permanentes de las turbinas eólicas marinas.

CerioConvertidores catalíticos, refinería de petróleo, producción de lentes de cristal
DisprosioLáseres, varillas de control de reactores nucleares, imanes de alto potencial
ErbioFibra óptica, varillas de control de reactores nucleares
EscandioComponentes aeroespaciales, aleaciones de aluminio
EuropioPantallas de televisión y ordenador, láseres, electrónica óptica
GadolinioTerapia de cáncer, agente de contraste MRI
HolmioImanes de alto potencial, láseres
IterbioMáquinas de rayos x portables, láseres
ItrioLáseres, pantallas de televisión y ordenador, filtros de microondas
LantanoRefinería de petróleo, baterías de coches híbridos, lentes de cameras
LutecioProcesamiento de químicos, bombillas LED
NeodimioDisco duro de ordenadores, teléfonos móviles y imanes de alto potencial
PraseodimioMotores de aeronaves,  luces de arco de carbono
PrometeoMáquinas de rayos x portables, baterías nucleares
SamarioImanes de alto potencial, etanol
TerbioElectrónica sólida, sistemas de sonar
TulioMáquinas de rayos-x, superconductores

Descubiertas en 1787, el proceso de aislamiento de cada uno de los diferentes minerales que conforman el grupo de las tierras raras fue largo y muy costoso, sobretodo en términos de tiempo. Esto se debe al hecho de que no se encuentran aislados, sino que forman parte de grupos de minerales que difieren dependiendo del yacimiento (Balaram, 2018). Las tierras raras empezaron a ganar importancia a finales del siglo XX al popularizarse el uso de productos tecnológicos portables. Hasta los años 90, EEUU dominó la extracción y producción de estos minerales en el yacimiento de Mountain Pas, que cerró las puertas en 1998 debido a la competencia de la China y a conflictos medioambientales.  China dominó desde entonces el mercado de Tierras Raras, controlando alrededor del 90% de la producción de estos minerales. No obstante durante esta última década y en especial estos últimos 5 años con la publicación de los Objetivos de Desarrollo Sostenible (2015), muchos países han empezado a cuestionar la cadena de suministro de sus productos. Por ejemplo, tanto EEUU como la UE han definido las Tierras Raras como minerales críticos para sus economías debido a las aplicaciones claves de estos minerales en los sectores de alta tecnología y las energías renovables, no obstante, el mayor reto para la producción fuera de China es el control vertical de la cadena de suministro, desde la extracción hasta el refinamiento y transformación en productos de utilizables para las diferentes industrias (Balaram, 2018).

En la ilustración 12 puede observarse los principales productores de Tierras Raras en 2019. En la última década se ha observado una clara tendencia a la baja del dominio de la China que en 2011 albergaba más del 90% de la producción de estos minerales y actualmente solo produce alrededor del 60%. EEUU por su parte volvió a abrir minas cerradas de Tierras Raras y países como Rusia y Australia o Myanmar han apostado por la producción de estos minerales tan codiciados.  Por su parte, en Burundi, nuestro país de estudio, se descubrió en 1936 uno de los yacimientos con mayor concentración de Tierras Raras del mundo. La concentración en el yacimiento de Gakara es de entre 47-67% TREO (Total Rare Earth Oxides[1]) mientras que una mina se considera explotable a partir del 5% de concentración TREO. Por este motivo, la mina de Gakara se considera de extremada alta calidad (Rainbow Rare Earths, 2020).

1.2.  Impacto medioambiental

Debido a sus crecientes aplicaciones, la extracción de Tierras Raras ha ganado popularidad en los últimos años y se espera que su demanda siga creciendo exponencialmente. Como hemos visto, la China consiguió alrededor de los años 80 hacerse con el control del mercado de estos minerales. Desgraciadamente, la explotación de estos yacimientos ha tenido y sigue teniendo un gran coste medioambiental.

Primero de todo hay que mencionar que la extracción de tierras raras requiere un alto uso de agua y energía además de ser un proceso extremadamente complejo. Se requieren varios químicos para poder separar cada tierra rara, ya que no se encuentran “aisladas” en las rocas, sino que acostumbran a formar parte de un grupo de óxidos o concentrados con otros minerales. De hecho, la mayoría de yacimientos de Tierras Raras tienen Torio y en algunos casos Uranio, es decir, tienen presencia de minerales radioactivos. La demanda de Torio es prácticamente inexistente, por lo tanto deviene un producto residual en el proceso de extracción de Tierras Raras que debe ser almacenado o desechado. El tratamiento de estos subproductos radiactivos aumenta considerablemente el coste del proceso además de requerir a su vez un alto consumo de energía y de agua.  A su vez, los minerales radioactivos suponen una gran amenaza para el ecosistema, además del riesgo sanitario que suponen para los trabajadores. Por otro lado, las aguas residuales que se obtienen de la extracción y del proceso de tratamiento posterior, están altamente contaminadas de macropartículas radioactivas dañando el medioambiente a su paso (G Charalampides, 2016).  

Otro impacto medioambiental de estos minerales críticos es el aumento del uso de ellos en fertilizantes agrícolas. El uso de Tierras Raras en agricultura es especialmente preocupante en la China, donde se usa extensivamente ya que aumenta los rendimientos de las plantaciones, pero, al mismo tiempo degrada el suelo y está provocando grandes problemas para la flora y fauna salvaje, muy sensible a los cambios. La falta de estudios que puedan probar el impacto medioambiental del uso no controlado de Tierras Raras hace que no exista una regulación específica en este país para restringir su uso en ciertas actividades (G Charalampides, 2016).

Es importante tener en cuenta que el uso intensivo de químicos en el proceso de separación y tratamiento puede causar contaminación del aire, infiltrarse en las aguas subterráneas y provocar la erosión de los suelos.

Finalmente, no se puede obviar el impacto medioambiental derivado de la apertura de la propia mina, que altera significativamente el ecosistema local y puede tardar entre más de 100 años a recuperar su estado original una vez la mina cerrada si es que lo recupera.

La China se ha visto forzada a adoptar una regulación un poco más estricta en términos medioambientales ya que la contaminación de las aguas y la degradación del suelo están generando graves problemas para la salud de la población así como para la sostenibilidad de los ecosistemas locales.

Por: Cristina Costa Salavedra