En Ytterby hay dos secretos del pasado. Hace dos
siglos, el pueblo, que ahora tiene casas
de vacaciones que pertenecen a los residentes ricos de los alrededores de
Estocolmo, fue un asentamiento minero muy movido, pues remitía feldespato de
alto grado a las fábricas de porcelana reales de Europa y el cuarzo a la línea
de los altos hornos, en Inglaterra. Es también cuna de algunas de los más
maravillosos elementos químicos menos apreciados de la naturaleza.
Sobre esto último la historia se inició en 1787,
cuando un geólogo aficionado llamado Carl Arrhenius estaba de visita en una
mina en Ytterby. Él descubrió una roca negra
inusualmente fuerte entre los afloramientos de grises y, al ser un hombre de
sana curiosidad científica, envió una muestra para su análisis a Johan Gadolin
, un químico importante en la Real Academia de Turku en Finlandia.
Hoy está claro que las tierras raras no son
infrecuentes. El más común de ellos, el cerio , se ubica 25 º en abundancia en
la corteza de la Tierra, un puesto por delante del familiar cobre. El itrio es
dos veces más abundante que el plomo, todos los metales de tierras raras (con
la excepción del radiactivo prometio) son más comunes que la plata. Lo de
llamarlos "tierras" es también engañoso. Estos elementos son en
realidad metales.
El cálido resplandor del terbio es esencial para
fluorescentes y bombillas compactos de alta eficiencia. El europio es
ampliamente aprovechado para los TV, laptops y teléfonos inteligentes. Las
tierras raras también aparecen en los lugares más inesperados, como bates de
béisbol, la moneda europea, y gafas de visión nocturna.
Con su creciente popularidad viene un nuevo valor, y
la notoriedad, incluso político. Terbio y el europio recientemente alcanzarón a
la plata en el precio, llegando a 40 dólares la onza. La creciente demanda de
tierras raras se ha convertido en el tema de los informes del gobierno
norteamericano y numerosos proyectos de ley aprobados en la Cámara de
Representantes. La razón que estos elementos están causando tanto revuelo no es
su escasez sino su inaccesibilidad. Las tierras raras tienden a encontrarse en
la roca dura en forma de granitos, donde agruparlos de manera uniforme los hace
difíciles de extraer.
Por otro lado, separar los elementos deseados requiere
de procesos tóxicos y peligrosos, y China tiene la mejor infraestructura para
hacerlo económicamente. China tiene cerca de 36 por ciento de los 110 millones
de toneladas a nivel mundial de recuperar los minerales de tierras raras, con
el resto dispersos en todo el mundo, principalmente en los Estados Unidos,
India, Australia y Rusia. Sin embargo, China produce actualmente hasta un 97
por ciento de las óxidos de tierras raras del mundo, de acuerdo con la Oficina
de Contabilidad del Gobierno de EEUU. El prof. Pyykkö Pekka, profesor de
química en la Universidad de Helsinki, lo expresa de esta manera: "No
todos los depósitos están en China, pero tiene la capacidad de procesamiento en
estos momentos”.
La oferta no tendría importancia si no fuera por la
demanda, y la demanda proviene de las propiedades inusuales eléctricas de las
tierras raras o lantánidos, como los químicos prefieren llamarlos, porque en su
mayoría le siguen al lantano en la tabla periódica de elementos. Los lantánidos
comparten propiedades químicas similares, ya que todos reaccionan de manera
similar, en su mayoría con sus tres electrones externos. La disposición de los
electrones de un átomo es lo que determina la mayoría de sus atributos físicos
y químicos de un elemento. Como el cobre, hierro, cobalto y otros metales más
familiares, los lantánidos formar muchos compuestos coloreados. La magia sucede
cuando los electrones externos cambian de estado y liberan energía de luz
visible.
Pero las tierras raras son especialmente valiosos por
sus propiedades de fluorescencia: Puede absorber los rayos de luz o la luz
ultravioleta y reemiten la energía como un misterioso resplandor de ciertos
colores específicos para cada elemento. La emisión brillante de color rojo y
verde es la razón por la lantánidos son elementos indispensables de aparatos de
televisión de hoy y las bombillas fluorescentes compactas.
Desde una perspectiva tecnológica, un rasgo más
interesante de las tierras raras es que algunos de ellos son altamente magnéticos.
Aleado con otros metales, se crean unos imanes extraordinariamente fuerte y
compacta: perfecta para discos duros de ordenador, herramientas eléctricas
inalámbricas, micrófonos y auriculares. Un iPod toma un sorbo triple de tierras
raras: para se una tienda de música digital, en los auriculares, y para mostrar lo que se está
reproduciendo.
Una aleación de hierro que contienen terbio y
disprosio tiene una propiedad particularmente útil: Se expande y se contrae de
manera eficiente en la presencia de un campo magnético. Sensores, actuadores, y
los inyectores suelen utilizar estos materiales, por ejemplo, para regular el
flujo de gasolina en un motor de automóvil.
Imanes compactos, potentes, son componentes clave para
los generadores y motores eléctricos eficientes, y esto hace poco los jugadores
estrella de tierras en la tecnología verde. Molycorp Minerals, la mayor empresa
que desarrolla operaciones mineras para la extracción de tierras raras en los
Estados Unidos, las denomina elementos los elementos de color verde.
Los lantánidos salpicados de imanes se utilizan para
generar electricidad en las turbinas de viento. Una turbina capaz de generar
2,5 megavatios de potencia suele utilizar 700 libras de neodimio. Trenes de
alta velocidad de levitación magnética hacen un amplio uso de imanes para hacer
levitar como los coches por encima de sus pistas. El Toyota Prius es
prácticamente una exhibición de rodadura de las tierras raras, que contiene
ocho elementos diferentes, para un total de 25 libras de tierras raras.
Pero la versatilidad comercial de los lantánidos se
extiende mucho más allá del mundo de la electrónica. El cerio es un buen
ejemplo. Fue descubierto en 1803 por el químico sueco Jöns Jacob Berzelius,
quien lo nombró así por el asteroide Ceres, descubierto dos años antes. En 1885
el químico vienés Carl Auer von Welsbach encontró que una pizca de óxido de
cerio, junto con el óxido de torio, mezcla que aumenta el brillo de una lámpara
de gas. Poco después, Auer descubrió que una mezcla de cerio y hierro
fácilmente genera chispas. La aleación, que él denomino Auermetall, aún se utiliza para encender la
llama de los encendedores.
Aplicaciones de cerio parece estarse multiplicando. Un
fino polvo de óxido de cerio, conocido como rojo de óptica, es un excelente
abrasivo para el pulido de vidrio. Compuestos de cerio en forma no tóxica de
pigmentos rojos se utilizan en juguetes y productos para el hogar. En medicina,
los compuestos de cerio se administran una vez para todo, desde la tos
tuberculosis a los mareos, hoy en día los tratamientos son en su mayoría
considerados como charlatanería, pero el elemento que sigue ganando su lugar en
los hospitales como un lavado antiséptico para quemaduras graves.
Es posible que tenga óxido de cerio en la cocina si el
horno es un modelo de auto-limpieza. También tienen óxido de cerio en su
automóvil, siempre que haya sido fabricado hace menos de 35 años. El compuesto
permite convertir las emisiones de monóxido de carbono en el escape del
automóvil en dióxido de carbono que es menos dañino. Como un polvo fino
mezclado con combustible diesel, el óxido de cerio puede limpiar los humos de
hollín producido por los camiones y autobuses. La industria consume 55.000
toneladas de cerio cada año. El elemento, sacado de un tipo de granito
degradado llamado monacita, se vende alrededor de USS $60 la libra.
Útiles y sin embargo desconocidas para la persona
promedio, el importante uso que tienen las tierras raras, a pesar de que muchos
de ellos literalmente, arrojan realmente luz. El cerio es un elemento crucial
en las lámparas de intensa, de arco de luz blanca utilizada por los cineastas
para iluminar la acción en el set. Vidrio dopado con óxido de cerio
efectivamente absorbe la luz ultravioleta. Eso hace que sea útil para el
bloqueo de los rayos UV en las ventanas y las gafas de sol, así como para la
protección de equipos de rayos X del daño por radiación. Otros dos metales del
grupo de las tierras raras, el neodimio y praseodimio, trabajar su magia en el
otro extremo del espectro. Impiden la luz infrarroja y por lo tanto se
incorporan a las gafas para proteger a los trabajadores soldadores sus ojos del
calor. Estos óxidos también absorben amarillo y verde, por lo que hizo con ellos
de cristal tiene un tinte violeta característico.
En términos más generales, las tierras raras añaden
color a nuestro mundo debido a sus ricas propiedades ópticas variadas. Los
esmaltes en platos de barro y vasijas comúnmente contienen óxidos de estaño
(blanco), cobre (azul), o de hierro (color ámbar). Sin embargo, los óxidos de
tierras raras se pueden disolver en el esmalte para crear tonos más exóticos,
como el rosa y verde lima, con una apariencia fuerte, eléctrica que los
artistas amor.
Fluorescencia de colores es la tarjeta de otro
elemento de tierras raras con otro nombre extraño: el europio. Elementos fueron
llamados con frecuencia para la ciudad o la región donde fueron descubiertos, a
veces de una manera muy provincial, como fue el caso con itrio. Europio va en
contra de la tendencia. Fue el último de los lantánidos naturales que se
encuentran, en 1901. En ese año, el francés Eugène-Anatole Demarçay aisló el
elemento como impureza en las muestras de otra tierras raras, el samario
(llamado así, indirectamente, después del ruso oficial mina VE Samarsky-Bykhovets). En un arranque de
magnanimidad, Demarçay decidió el nombre de su elemento, no después de París,
donde trabajó, o después de Francia, sino en honor de toda Europa.
Todas las tierras raras, el europio es quizás el más
visible. Se utiliza en los fósforos de las pantallas, donde se emite la luz
roja y azul. Un poco de europio también se agrega a las farolas de vapor de
mercurio para blanquear su luz azul fría. Incluso se ha encontrado su camino en
la billetera, pues los funcionarios de Banco Central Europeo, decidieron que es
conveniente que los compuestos basados en el europio se han añadidos a los
billetes como marcas de seguridad fluorescente. Cuando las notas son inspeccionadas
bajo escáner de rayos ultravioleta de un banco, imágenes de un puente y la luz
permiten observar el continente europeo en verde. La relación del uso del
europio en el euro no fue anunciado, sino que fue revelado sólo cuando Freek
Suijver y Meijerink Andries, dos químicos curiosos en la Universidad de Utrecht
en los Países Bajos, la descubrieron en su espectrómetro.
La importancia de las tierras raras no es ningún
secreto en el mundo industrializado, sin embargo. Hace un año, cuando China
anunció que iba a limitar las exportaciones, los precios de los productos de
todas las tierras raras, casi al instante se dispararon. En sólo seis meses el
precio del óxido de samario se cuadruplicó, a más de $50 la libra en mayo de
este año, debido a su propiedad como supermagneto permanente cuando es aleado
con cobalto. Capacidad de samario de permanecer fuertemente magnético a
temperaturas extremas hace que sea una de las favoritas de los militares para
su uso en armas guiadas de precisión. En abril, China tomó medidas para mantener
los precios altos mediante la ampliación de una prohibición nacional de la
exploración de tierras raras y la apertura de nuevas minas.
Para todos los titulares terribles, la última de las
tierras raras frenesí puede ser poco más que una burbuja. No hace mucho tiempo,
China perseguido agresivamente a medios más baratos de aislar a las tierras
raras, que se benefician de la ausencia de costosas regulaciones ambientales,
que es lo que el país adquirió su actual cuasi-monopolio. Sin embargo, su
dominio podría ser temporal. "Debido a sus bajos precios, los competidores
del cierre", dice Pekka Pyykkö. "En la situación actual, la nueva
capacidad, sin duda, será reiniciado".
Mountain Pass, California, es uno de los lugares donde
las tierras raras estadounidense pueden subir de nuevo. Aquí, la compañía
Molycorp utiliza para satisfacer gran parte de la demanda mundial de estos
elementos. La compañía cerró su operación en 2002, pero a principios de este
año se volvió a abrir la mina. Otra compañía americana, Tierras Raras EEUU, es
propietaria de los derechos mineros a los recursos de los lantánidos en Montana
y Idaho, según un informe de la Oficina de Responsabilidad Gubernamental, desde
la exploración hasta el inicio de la explotación puede tomar unos 15 años.
Una visita a otros lugares de la tabla periódica
también podría aparecer sustitutos para algunos de los lantánidos. En enero,
Toyota, asustados por el aumento de precios y la oferta se refiere, ha
anunciado que está desarrollando un nuevo tipo de propulsión, denominado motor
de inducción, para los futuros vehículos eléctricos e híbridos. La tecnología
en particular no se basa en elementos de tierras raras.
Por ahora, sin embargo, el mundo está enganchado a los
lantánidos, y China es el único lugar que tiene la capacidad de procesamiento
en marcha y funcionando. En cuanto a Ytterby, sus minas son poco probable que
vuelva a abrir. Ahora es un hito histórico. Un pequeño cartel conmemora en el
muelle, la contribución prodigiosa del sitio a la química.
La vida en
Lantánidos: Toyota Prius
Toyota ha vendido 2 millones de Prius a nivel mundial
desde la introducción del automóvil en 1997, incluyendo un millón en los
Estados Unidos. El Prius obtiene su jugo de un paquete de baterías que contiene
unos 20 kilos de lantano, el cual los electrones lanzaderas entre terminales
positivo y negativo de la batería. Imanes de gran alcance en el Prius eléctrico
donde los motores incorporan el neodimio, cuyo coste se disparó un 150 por
ciento en el primer tercio de 2011. El precio de lantano se ha multiplicado por
siete, a $60 la libra, en el último año, y en 2010 China suspendió brevemente
los envíos de tierras raras a Japón en un conflicto diplomático. Toyota está
trabajando con la compañía de automóviles eléctricos Tesla Motors para instalar
las tierras raras sin motores en los vehículos del futuro.
La vida en
Lantánidos: palos de béisbol
Una manera perfectamente legal para aumentar su
rendimiento es el uso de un bate de metal infundido con el elemento escandio de
las tierras raras. Cuando se mezcla con aluminio, se reduce el elemento de
color blanco plateado y refina el grano del metal, haciendo una aleación
altamente resistente a la fisuración. "Sólo un poco le permite construir
un bate fuerte sin sacrificar la capacidad de resistencia y durabilidad".
Pero la producción de escandio es tan baja de este elemento, que también se
utiliza en cuadros de bicicletas y bastones de lacrosse puede costar cientos de
dólares la libra, lo que limita su uso a los top-of-the-line a un precio de
USS$ 150 o más.
El neodimio es uno de los elementos más importantes
debido a sus propiedades magnéticas de gran alcance. Otras tierras raras son
cruciales para la muestra viva de los teléfonos inteligentes, televisores y
computadoras portátiles. Esperamos que la demanda para el desarrollo de las
pantallas táctiles en color se vuelvan más comunes con la difusión de las
tablets y lectores electrónicos.
La vida en
Lantánidos: aerogeneradores
La electricidad sin
carbono recibe un gran impulso a partir de tierras raras. Detrás de los rotores
de los aerogeneradores, las bobinas de cable se mueven a través de un campo
magnético para generar corriente. Algunas turbinas contienen 700 libras de
neodimio. El año pasado, GE recibió una subvención federal de USS$ 2 millones
para desarrollar
Your blog provided us with valuable information to work with. Each & every tips of your post are awesome. Thanks a lot for sharing. Keep blogging, tecnicas para interactuar
ResponderEliminarNo estoy seguro donde estás obteniendo tu información, pero buen tema. Necesito pasar algo de tiempo aprendiendo más o entendiendo más. Gracias por esta increíble info, estaba buscando esta información para mi misión. Sistema para SOFOM
ResponderEliminar