Las Tierras Raras (REE) son un conjunto de elementos químicos situados en primer plano de la actualidad internacional. La reciente visibilidad pareciera indicar descubrimientos o aplicaciones de gran novedad; sin embargo, estos elementos se encuentran en el centro de multitud de tecnologías que se aplican regularmente desde hace décadas. Por ejemplo, usando técnicas de Imagen por Resonancia Magnética (MRI) la resolución de las imágenes utilizadas en diagnósticos médicos aumenta considerablemente con el uso de agentes de contraste entre los que los compuestos de gadolinio tienen un papel preponderante, hasta tal punto que la presencia de este elemento en las aguas residuales genera problemas medioambientales.
El uso de los compuestos de gadolinio como agentes de contraste deriva del carácter interno de los orbitales 4f y del elevado número de electrones desapareados lo que genera un elevado campo magnético que se acopla al campo magnético externo usado en las técnicas de MRI potenciando el contraste de las imágenes.
El uso de los REE en el diagnóstico médico es evidente que no genera más conflictos que aquellos derivados del poder adquisitivo de las diferentes economías. Sin embargo, las propiedades químicas de estos elementos los hacen insustituibles en multitud de aplicaciones algunas de las cuales tienen carácter estratégico perteneciendo al grupo de las denominadas tecnologías de doble uso, civil y militar.
El cerio y el lantano son elementos fundamentales en la composición de los denominados catalizadores de tres vías (TWC) que permiten la eliminación de NOx, CO e hidrocarburos inquemados de los gases de escape de los vehículos de combustión interna, pero también en los catalizadores utilizados en las unidades de craqueo catalítico de las refinerías de petróleo. El control del suministro de estos elementos puede generar un cuello de botella en la producción de combustibles y/o de electricidad que puede alterar la competitividad de las economías nacionales y su posición geoestratégica.
Las propiedades magnéticas ya reseñadas son útiles para la ciencia y la tecnología médica, pero son, asimismo, imprescindibles para el funcionamiento de los aerogeneradores eólicos, los sistemas de radar o los sistemas de guiado de misiles. En la fabricación de imanes permanentes el empleo de neodimio, samario o disprosio es hoy en día insustituible. Imanes permanentes conteniendo neodimio, disprosio o praseodimio son esenciales en los sistemas de navegación y los motores de drones.
La configuración electrónica de estos elementos, que potencia su elevado momento magnético, favorece además unas propiedades ópticas de enorme utilidad tecnológica. Los diodos emisores de luz (LED) blancos, rojos, naranjas o verdes contienen óxidos de cerio, samario, europio, gadolinio, disprosio, itrio, erbio o iterbio. Estos óxidos también forman parte de varios tipos de láseres, fibras ópticas, dispositivos optoelectrónicos y de visión nocturna, entre otras muchas aplicaciones ópticas. El acoplamiento de los momentos magnéticos orbital y de espín de los elementos lantánidos hace que aparezcan niveles energéticos separados por fracciones de electrones-voltio que permiten absorber y emitir luz a longitudes de onda específicas. Gracias a estas propiedades el erbio presente en las fibras ópticas amplifica las señales con una longitud de onda de 1550 nanómetros, que es la óptima para la comunicación por fibra óptica a largas distancias, por tanto, los amplificadores de fibra óptica dopados con erbio son la piedra angular de las modernas infraestructuras de telecomunicaciones. Además, el erbio se usa en los multiplexores que permiten las comunicaciones de alta velocidad en internet mediante transmisiones múltiples en una única fibra óptica, entre otras aplicaciones.
Las aplicaciones reseñadas son suficientes para poner de manifiesto las razones por las que los REE se han convertido en objeto de deseo. Sin embargo, este deseo puede verse frenado por la cadena de suministro de estos elementos. Aunque pudiera parecer lo contrario, las Tierras Raras presentan depósitos en todos los continentes, aunque China, Brasil, India y Rusia disponen de más del 75% de las reservas mundiales y China procesa más del 90% del total de los REE disponibles lo que de facto la sitúa en una posición de control del suministro de estos materiales. Esta posición de control deriva no sólo de la disposición de las mayores reservas mundiales (>44%) sino también del desarrollo tecnológico asociado a los procesos de separación y refino de estos elementos.
El carácter interno de los orbitales 4f proporciona excelentes propiedades magnéticas y ópticas a estos elementos y sus compuestos, pero como contrapartida genera una enorme similitud en sus propiedades químicas lo que hace extremadamente complejo su separación y purificación.
Aunque algunas menas llegan a contener hasta el 15% de los minerales que contienen las valiosas REE en la mayoría de los casos la concentración de mineral es inferior al 5% generando que en los procesos de extracción y concentración del mineral (molienda, lixiviación) se generen hasta 2000 Tm de residuos potencialmente contaminantes por tonelada de REE extraída. Además, en muchas de estas menas los fosfatos no sólo contienen REE, sino que estos están acompañados por cantidades apreciables de torio y uranio, lo que, evidentemente, genera considerables problemas de salud y medioambientales. Algunas de estos procesos de concentración y beneficio de las menas contemplan el tratamiento en ácido sulfúrico a 450ºC y posterior lixiviado en mezclas ácidas conteniendo ácidos nítrico y clorhídrico. La separación final de estos elementos se sigue realizando mediante múltiples procesos de solvatación y extracción utilizando disolventes de alta toxicidad generalmente alquilfosfatos, fosfonatos y alquilamidas.
Los riesgos para la salud derivados de la presencia de concentraciones significativas de elementos radioactivos en las menas, la toxicidad de los agentes extractantes en el proceso de separación y purificación y los riesgos medioambientales asociados a todas las etapas del proceso de producción han determinado el actual cuello de botella en el suministro de estas materias primas. Esta es, sin embargo, una situación relativamente reciente ya que hasta hace menos de 50 años el mercado de las Tierras Raras estaba completamente dominado por la industria de los E.E.U.U. que cedió la manufactura y el procesamiento de las Tierras Raras a China posiblemente por los bajos costes laborales, los escasos estándares medioambientales motivados por la urgente necesidad de desarrollo de la sociedad china de la época, y la toxicidad asociada a la extracción y procesamiento de estos materiales. Sin embargo, desde los primeros años del presente siglo China ha desarrollado una ingente labor investigadora desarrollando tecnologías propias que van desde la extracción a la separación de las Tierras Raras con especial énfasis en la sostenibilidad del proceso. La diferencia en el desarrollo tecnológico con el resto de los actores internacionales puede ponerse de manifiesto en el número de patentes desde comienzos de este siglo, China multiplica por diez el número de las presentadas por Estados Unidos, Japón y Rusia conjuntamente.
La importancia tecnológica de estos metales, la concentración de las materias primas en muy pocos actores, la toxicidad de la extracción y separación de estos, que generan una elevadísima concentración en el suministro de estas materias primas, y las potenciales restricciones geoestratégicas al suministro de estos hacen a las Tierras Raras objeto de deseo generando escenarios de conflicto alrededor de las posibles nuevas fuentes de suministro, Groenlandia, Ucrania e incluso la luna.
