En medio del fragor de la guerra que azota Ucrania desde hace tres años, un nuevo campo de batalla ha emergido bajo la superficie: la lucha por el control de los yacimientos de tierras raras y otros minerales estratégicos. Uno de los más valiosos, el litio, se encuentra en un importante filón a apenas 10 kilómetros de la línea de combate, en la localidad de Shevchenko, convirtiendo esta zona no solo en un objetivo militar, sino también económico de primer orden.
El litio es un elemento relativamente familiar. Es parte integrante de ciertas baterías eléctricas (aunque no de las pilas “alcalinas”, que deben su nombre al hidróxido potásico –un metal alcalino– que contienen). Pero las tierras raras son mucho menos conocidas, apenas una referencia cuando estudiábamos la tabla periódica en nuestras clases de química de bachillerato.
Lee tambiénLa pila eléctrica, un invento más importante que la bombilla (y sin el que no tendríamos baterías)
Las tierras raras son un grupo de 17 elementos químicos de nombres exóticos. En la tabla periódica suelen ocupar una línea en la parte inferior, fuera del resto de elementos, porque si se colocasen en el lugar que les corresponde la tabla sería demasiado extensa horizontalmente y poco manejable. Una segunda línea bajo ellos contiene los “elementos raros”, o actínidos, otra familia mucho más conflictiva, puesto que casi todos sus miembros son radiactivos, como el uranio y el plutonio.
El primero es el lantano, así bautizado con la palabra griega que significa “escondido”, por lo mucho que costó separarlo del segundo de la tabla, el cerio. Y en realidad también del resto, puesto que todos estos elementos suelen presentarse revueltos, formando parte de minerales de diversos tipos, nunca aislados en estado puro.
Pieza de lantano
Todos ellos comparten una curiosa característica a nivel atómico: sus átomos tienen dos electrones en la última capa, la llamada “capa de valencia”, que determina sus propiedades. Por eso su aspecto es muy similar, se combinan de forma parecida con otros elementos para formar compuestos más bien exóticos y reaccionan igual ante diversos agentes químicos. De ahí la dificultad para separarlos.
Todos estos elementos ostentan nombres casi de ciencia ficción. Praseodimio y neodimio se descubrieron juntos, en 1885, como dos hermanos gemelos (“dimios”, en griego). El primero, en forma de óxido de un bonito color verde (“prasinos”, también en griego); el segundo fue una sorpresa inesperada, de ahí su calificación de “nuevo” (“neo”).
Lee tambiénLa plata del Potosí, historia de una explotación
Probablemente no haya oído hablar nunca del praseodimio, pero seguro que sí de su hermano gemelo. El neodimio se utiliza con frecuencia para fabricar imanes de gran potencia. Son los que equipan los motores eléctricos de alto rendimiento. En un automóvil eléctrico puede haber alrededor de un kilo de neodimio; en un aerogenerador, más de una tonelada.
El praseodimio y otras tierras raras –el samario y el holmio, por ejemplo– también presentan interesantes propiedades magnéticas. Es fruto de su estructura electrónica en capas profundas, cuya población de electrones sí que varía de un elemento a otro. Y sus aplicaciones oscilan de lo crítico a lo trivial: los imanes de holmio son piezas fundamentales en los escáneres de resonancia magnética; cerio y lutecio se utilizaban en la fabricación de piedras de mechero.
Coche eléctrico cargando su batería
En el día a día, estos elementos están presentes en artículos tan prosaicos como son su teléfono móvil o su ordenador portátil. En ellos podemos encontrar neodimio, praseodimio, disprosio y gadolinio en los imanes de altavoces, micrófonos y motores de vibración; itrio y terbio en las pantallas LED y OLED y europio para reforzar el color rojo frente a los componentes verde y azul. Piénselo antes de tirar a la basura su antiguo teléfono.
En pequeñas cantidades, algunas tierras raras se emplean en metalurgia, para aumentar la dureza de aleaciones (cerio), para fabricar los cristales empleados en láseres de estado sólido (holmio) o como catalizadores y aditivos en otros procesos industriales. El lutecio dopado con cerio es un excelente detector en tomografía por emisión de positrones (PET) y también se usa en las bombillas LED; el erbio se utiliza en amplificadores de señal en las redes de fibra óptica –una aplicación de enorme importancia estratégica– y láseres médicos.
Algunos isótopos de estos elementos son radiactivos. El lutecio-176 tiene un periodo de semidesintegración de 38.000 millones de años, el triple que la vida del universo, y eso lo hace muy útil para la datación de meteoritos, en un proceso parecido al del carbono-14 para materiales orgánicos. En el extremo opuesto, el promecio carece de isótopos estables. Uno de ellos, el Pm-147, con una vida media de poco menos de tres años tiene aplicaciones en pequeñas baterías atómicas o en algunos tratamientos médicos. Otros son tan inestables que solo existen unos cuantos segundos.
Muchos recibieron su nombre en homenaje a los lugares geográficos donde se descubrieron. Lutecio se refiere al París romano; el tulio, a la legendaria isla de Thule; y holmio es el antiguo Estocolmo. Terbio, erbio e iterbio, con denominaciones confusamente similares, recuerdan a la mina sueca de Ytterby (un cuarto elemento, el itrio, también proviene de allí, pero no pertenece al grupo de las tierras raras).
Placa que señala la entrada a la mina de Ytterby
Contrariamente a lo que sugiere su nombre poético, las tierras raras no son “tierras” en el sentido común del término ni son particularmente escasas. Por ejemplo, en la corteza terrestre hay tanto cerio como cobre o tanto lantano como níquel. Los elementos más pesados, como el lutecio o el tulio, son menos abundantes, pero, aun así, unas 200 veces más que el oro.
Hay yacimientos de tierras raras por todo el mundo, incluida España, pero no todos tan ricos como para justificar su aprovechamiento industrial. Las mayores concentraciones están en China, que, además, obtuvo hace años los derechos de explotación de las minas de Afganistán. Las reservas chinas se estiman en unos 44 millones de toneladas y genera cada año el 60% de la producción mundial.
El complejo minero de tierras raras de Bayan Obo, en China, es el mayor del mundo
El precio de estos elementos es muy variable, pero, en general, es mucho más económico que el de los metales preciosos. Hoy, el oro se aproxima a los 90.000 euros por kilo. Cerio, hafnio, iterbio… cotizan a unos 1.500 euros/kilo. El cerio puro, al doble de esa cifra, y el lutecio o el tulio son aún más caros. Pero, si está usted interesado, puede llevarse a casa un kilo de erbio o paseodimio por menos de cien euros.
El principal problema con las tierras raras es que su extracción y refino son procesos laboriosos. Y muy contaminantes. El método más económico se basa en el empleo de piscinas de lixiviación, grandes balsas donde el mineral se trata con productos químicos muy agresivos y ambientalmente poco recomendables. Otro sistema, el uso de resinas de intercambio iónico, se va abandonando debido a su alto coste.
La normativa medioambiental china, más laxa que la europea, explica que ese país sea también el principal suministrador, muy por delante de Estados Unidos, que, pese a que sus reservas son escasas, es el segundo productor de óxidos de esos elementos.
Vietnam, Brasil, Rusia, India y Australia también poseen abundantes reservas, por encima de los 5 millones de toneladas cada uno. Las de Ucrania se calculan en la mitad de esa cifra, con buena parte de los yacimientos situados en la región oriental del país, ahora ocupada por Rusia. De todas formas, esa estimación responde a estudios realizados durante la época soviética, cuya fiabilidad está en duda. Es posible que el gran tesoro ucraniano sea más modesto de lo que los titulares sugieren, o que su explotación resulte más compleja de lo anticipado.
Trabajadores en el interior de una mina ucraniana
Ante esa eventualidad, podría ser que el interés norteamericano esté más dirigido hacia otra riqueza mineral ucraniana: el medio millón de toneladas de litio que oculta su suelo. Parte, en la región central del país, pero una buena cantidad en el Donetsk y otras zonas ahora bajo control ruso.
En todo caso, la disyuntiva que enfrenta ahora Ucrania es la de hipotecar su futuro económico cediendo a Estados Unidos la mitad de sus beneficios de explotación como único medio de garantizar –hasta cierto punto– su presente. Es una amarga ironía que los medios que podrían servir para financiar la reconstrucción del país tras la guerra estén siendo comprometidos en el pago del esfuerzo bélico.