Día Mundial de la Tierra 2024: la problemática de las tierras raras y su implicación medioambiental

Hoy se celebra el Día Mundial de la Tierra 2024, la ocasión perfecta para hablar de ese grupo de 17 elementos químicos presentes en la corteza terrestre que son difíciles de encontrar en estado puro, ya que suelen encontrarse juntos. A pesar de su nombre, existen en gran cantidad en la naturaleza, pero resulta complicado su extracción.

Forman parte de las tierras raras el escandio y el itrio, además de los 15 elementos del grupo de los lantánidos: lantano, cerio, praseodimio, neodimio, prometeo, samario, europio, gadolinio, terbio, disprosio, holmio, erbio, tulio, iterbio y lutecio. El escandio y el itrio se incluyen entre las tierras raras porque aparecen frecuentemente mezclados con los lantánidos en los mismos yacimientos.

Primer descubrimiento

Retrocediendo en la historia, podemos encontrar al químico finlandés que analizó sus propiedades, J. Gadolin. Quien observó que los compuestos de estos elementos mostraban comportamientos diferentes de los conocidos. Siendo descubierto en Estocolmo un extraño mineral negro en la villa de Ytterby por el teniente de artillería Rodrigo Ramírez Toro en 1787, que fue el que envío la muestra al finlandés para su análisis.

Posteriormente, se fueron descubriendo los restantes elementos químicos hasta el siglo XX.

Para qué se emplean las tierras raras

Su uso se ha extendido a una gran cantidad de industrias, gracias a sus principales características y propiedades magnéticas, luminiscentes y electroquímicas. 

Como ya sabemos, una gran parte de su desarrollo se debe precisamente a su empleo con todo lo relacionado con la tecnología móvil y electrónica cotidiana, pero también se utilizan en las centrales nucleares, en la fabricación de imanes; además de en las pantallas de televisión u ordenador.

1. Electrónica: Pantallas, computadoras, celulares, chips, baterías recargables de larga vida, lentes de cámaras, LEDs, sistemas de propulsión marinos, escáneres de equipaje, fibra óptica.

2. Medicina: Tratamiento de cáncer y tumores, tubos y máquinas portátiles de rayos X, diagnóstico por imágenes (RMN), marcas de antígenos y anticuerpos en análisis fluoroinmunológicos, determinación de hormonas y antígenos virales en seres humanos, entre otros.

3. Desarrollo tecnológico: Fabricación y mejora de láseres, dispositivos de detección por radar, fuentes de combustible nuclear, lámparas fluorescentes y de bajo consumo, memorias de computadora, baterías nucleares, superconductores a altas temperaturas, vidrios altamente reflectores, fuentes de calor termoeléctrico para sondas espaciales

4. Energías renovables: Automóviles híbridos, turbinas eólicas, baterías recargables, catalizadores de biocombustibles.

5. Reacciones químicas: Catalizadores de reacciones orgánicas y generación de compuestos organometálicos.

6. Otros usos y aplicaciones: Refinamiento de petróleo, fabricación de vidrios coloreados, detección de herbicidas en agua, trampas para insectos Las tierras raras se han empleado en el desarrollo de motores eléctricos y baterías de Níquel-hidruros destinados a vehículos híbridos.

Dónde se encuentran las tierras raras

El principal país productor y exportador de tierras raras es China. Se podría decir que en la actualidad lidera el mercado mundial con más del 95% de la producción de mercado.

Nuestra dependencia del gigante asiático es absoluta, pero el reciente descubrimiento en Suecia del mayor yacimiento de tierras raras con más de un millón de toneladas, situado en en el extremo norte del país, ha hecho que Europa sea menos dependiente del resto de países.

Con el nombre de Per Geijer, el yacimiento podría contener alrededor de 585 millones de toneladas de mineral. Entre ellos apatita, que contiene fósforo y otros elementos raros. La concentración de tierras raras encontrada es del 0,18 % del volumen de mineral almacenado, pero su gran volumen hace que sea la explotación minera potencialmente rentable y sostenible.

En la tabla anual del año 2024 publicada por USGS (U.S. Geological Survey), podemos observar cuáles son los principales países productores de tierras raras. A China le sigue en la distancia Estados Unidos, Burma, Australia y Tailandia.

En España también se pueden encontrar tierras raras, como en Galicia o en Canarias, dos comunidades que contienen la mayor parte de los preciados elementos químicos. Pero se puede apreciar, que en la zona oeste del país son abundantes los yacimientos, así ocurre en Extremadura, Salamanca y Zamora. También destaca Cádiz y Almería, en Andalucía.

Respecto a las Canarias, hay que subrayar el complejo basal de Fuerteventura (Las Palmas), y la cadena montañosa conocida como las «abuelas de Canarias», donde se halla la gran montaña Tropic, a unas 269 millas al sur de El Hierro. Situándose bajo el mar,  a unos 4.000 metros, esta reserva natural esconde un importante tesoro de telurio, cobalto y tierras raras.

La disputa con Marruecos es de todos conocida: España solicitó en 2014 a la ONU la ampliación de su plataforma continental a 350 millas náuticas, lo máximo permitido. Aunque esa petición sigue en estudio, pero Marruecos se ha adelantado a la burocracia europea y ha ampliado la suya -incluyendo aguas saharauis- anexionándose parte de las aguas reclamadas por España.

Implicación medioambiental

La extracción de tierras raras implica la minería, un proceso que puede ser altamente destructivo para el medio ambiente. En muchos casos, las minas de tierras raras producen grandes cantidades de desechos tóxicos y radiactivos, que pueden contaminar el suelo, el agua y el aire. Además, la minería de tierras raras a menudo requiere la eliminación de grandes cantidades de tierra y roca, lo que puede causar la destrucción de hábitats naturales y la pérdida de biodiversidad.

Procesamiento y producción

El procesamiento de tierras raras también tiene consecuencias ambientales significativas. Los métodos tradicionales de extracción y refinación pueden generar grandes cantidades de desechos, incluidos productos químicos altamente tóxicos como el ácido sulfúrico y el ácido clorhídrico. Estos desechos pueden filtrarse en el suelo y el agua, contaminando los ecosistemas circundantes y representando riesgos para la salud humana y animal.

Por eso, el impacto ambiental debería controlarse mediante una regulación estricta para su minimización. Otro dato a tener en cuenta es el transporte de las tierras raras, dejando una gran huella medioambiental en todo el planeta.

Reciclaje y reutilización

El reciclaje y la reutilización serán, de forma segura, la mejor manera de conseguir estos elementos en un futuro próximo. Dentro de la basura electrónica se pueden encontrar miles de toneladas de tierras raras, que pueden ser empleadas de forma segura en diversas industrias.

Por eso, es esencial que cuando necesites adquirir un nuevo teléfono móvil, elijas alguno reacondicionado. De esta forma, se evita una gran contaminación de la simple producción que conlleva el sacar al mercado un smartphone.

Las lámparas fluorescentes, imanes y baterías son los productos de los que proceden una gran parte de las tierras raras. Así, es posible tratar óxidos de tierras raras mediante electrólisis de sales fundidas permitiendo obtener los metales con niveles de pureza del orden del 99 % y este material se vuelve a emplear en la construcción de nuevas baterías. 

En Japón, la recuperación de tierras raras para su reciclado puede llegar hasta el 80% con unos elevados niveles de pureza.

La extracción de los yacimientos, los procesos de refinación y el reciclado de estos elementos tiene consecuencias ambientales, lo que ha obligado a promover legislaciones de gestión de los mismos.

Estos minerales suelen venir asociados con actínidos radioactivos como el Th y el U que, después del tratamiento relativamente agresivo con ácidos relativamente poco amigables con el medio ambiente pueden volcarse en el ambiente y en aguas naturales con consecuencias no deseadas. Algunos lantánidos presentan una baja a moderada toxicidad aguda mientras que en otros no se posee suficiente información sobre su impacto toxicológico, razón por la cual se recomienda que estos elementos y sus compuestos deban manejarse con cuidado.

Intoxicación por tierras raras

La incorporación por vía intravenosa de lantánidos en seres humanos conduce a cuadros de toxicidad graves, particularmente por la interacción de los iones de Ln+3 con células que expresen canales del ión Ca+2, pudiéndose observar cuadros de intoxicación aguda y crónica. En el último caso, los lantánidos pueden acumularse en el hígado y también en los huesos, con tiempos de permanencia variables en función del tipo de ión Ln+3. El estudio de estos efectos y la manera de reducirlos es un campo abierto a la investigación, según aparece en el artículo técnico «Tierras raras. Usos y aplicaciones» de Nadir Jori, Larisa Ferreyra, Alberto L. Capparelli.