En el vasto universo de la química, los 118 elementos de la tabla periódica no son iguales. De estos, 92 se encuentran de manera natural en la Tierra, y aunque pueden parecer similares en principio, su abundancia, propiedades y aplicaciones varían significativamente. Entre estos elementos, los llamados «elementos de tierras raras» (REE) juegan un papel crucial en la tecnología y la industria modernas. Sin embargo, su nombre puede ser engañoso. Vamos a desmitificar qué son estos elementos, por qué su nombre es un tanto inexacto y cómo son fundamentales para numerosas aplicaciones tecnológicas.
¿Qué son los elementos de tierras raras?
Los elementos de tierras raras consisten en 17 elementos químicos: itrio, escandio, y la serie de los lantánidos (europio, cerio, lantano, praseodimio, prometio, neodimio, samario, gadolinio, tulio, disprosio, lutecio, holmio, iterbio, erbio y terbio). Aunque a menudo se les denomina «metales», la mayoría no se encuentran en forma metálica pura, sino como óxidos metálicos.
Estos elementos, que suelen encontrarse en grupos cercanos en la tabla periódica, tienen propiedades magnéticas, químicas, eléctricas y reactivas que los hacen extremadamente valiosos para diversas aplicaciones industriales.
¿Son realmente tan raros?
A pesar de su nombre, los elementos de tierras raras no son particularmente escasos. Por ejemplo, el cerio es el 25.º elemento más abundante en la corteza terrestre, superando a metales preciosos como el oro y la plata. El término «tierras raras» se refiere más a su baja concentración en depósitos geológicos económicos y a la dificultad de su extracción. Estos elementos están distribuidos de manera dispersa, lo que hace que los depósitos viables sean limitados.
Principales productores de tierras raras
La producción de elementos de tierras raras está dominada por unos pocos países. China lidera la producción mundial con aproximadamente 44 millones de toneladas métricas de reservas, seguida por Vietnam, Brasil y Rusia. China controla alrededor del 60% de la producción mundial de tierras raras, lo que le otorga una influencia significativa en el mercado global. Este dominio se ha convertido en un factor estratégico crucial para diversas industrias que dependen de estos materiales.
Aplicaciones clave de los elementos de tierras raras
Los elementos de tierras raras tienen aplicaciones esenciales en la tecnología moderna, desde imanes potentes hasta catalizadores y aleaciones metálicas. A continuación, exploramos cuatro de sus aplicaciones más destacadas:
1. Imanes potentes
Los imanes de tierras raras, como los imanes de neodimio-hierro-boro (Nd-Fe-B) y samario-cobalto (SmCo), son los imanes permanentes más potentes disponibles. Se utilizan en una amplia variedad de dispositivos, incluyendo discos duros, motores eléctricos y turbinas eólicas. La capacidad de estos imanes para generar campos magnéticos fuertes sin necesidad de energía adicional es crucial para su uso en aplicaciones tecnológicas avanzadas.
2. Catálisis química
En la industria química, los elementos de tierras raras actúan como catalizadores en una variedad de procesos. Estos catalizadores, fabricados principalmente con cerio y lantano, son fundamentales para el refinamiento de petróleo, la producción de plásticos y el control de emisiones de automóviles. Permiten una refinación más eficiente y una reducción de los contaminantes en los gases de escape.
3. Vidrio de alto índice y fósforos
Los elementos de tierras raras mejoran las propiedades ópticas de los vidrios, lo que resulta en una mejor transmisión de luz y aplicaciones en láseres de fibra óptica y lentes de cámaras digitales. Además, son esenciales en la fabricación de fósforos para tecnología LED, una tecnología que se encuentra en casi todos los dispositivos electrónicos modernos, desde televisores hasta luces LED.
4. Aleaciones metálicas
Las tierras raras se incorporan a aleaciones metálicas para mejorar características específicas. Por ejemplo, el lantano se utiliza en las baterías de níquel-hidruro metálico para vehículos eléctricos, mientras que aleaciones de magnesio con neodimio y otros elementos aumentan la resistencia y durabilidad en aplicaciones de alto rendimiento, como en la industria aeronáutica y automotriz.