Quines terres tan rares! Elements essencials en la nostra vida quotidiana

Què tenen en comú el telèfon mòbil, la tauleta o l’ordinador des del qual està llegint aquest article, el sistema de seguretat antifalsificació dels bitllets d’euro, els vehicles elèctrics, els aerogeneradors i els agents de contrast emprats en el diagnòstic mèdic mitjançant ressonància magnètica?

La resposta no és senzilla ni tampoc evident, però en tots ells juguen un paper clau les conegudes com a terres rares. Sota aquesta denominació s’agrupen 17 elements químics metàl·lics. En concret, la sèrie dels 15 lantànids (lantà, ceri, praseodimi, neodimi, prometi, samari, europi, gadolini, terbi, disprosi, holmi, erbi, tuli, iterbi i luteci), juntament amb l’escandi i l’itri.

Des de la dècada del 1960, aquests elements han adquirit una creixent rellevància per al desenvolupament econòmic, industrial i tecnològic, fins al punt de ser catalogats en l’actualitat com a autèntiques “vitamines industrials”.

Aquesta progressiva importància va arribar al seu punt àlgid el 2011, amb la inclusió de les terres rares en la primera llista de matèries primeres crítiques elaborada per la Comissió Europea, en la qual s’han mantingut després de les successives actualitzacions.

Existeix una expressió popular referent a la localitat manxega de Puertollano que la qualifica com “el poble de les dues mentides, perquè ni és port ni és pla”. La denominació de terres rares per a aquests elements conté una paradoxa similar, ja que ni són terres, en el sentit col·loquial del terme, ni són tan rares, si per això s’entén escasses o poc abundants. D’on prové, doncs, aquesta denominació aparentment contradictòria?

El terme “terra” és una herència directa de la química antiga, que ha perdurat fins als nostres dies. Durant l’últim quart del segle XVIII i tot el segle XIX, es va produir una revolució en la química, amb el descobriment de més de la meitat dels elements, gràcies en gran part al desenvolupament de l’espectroscòpia.

A causa de les limitacions tècniques, per a reivindicar el descobriment de nous elements era suficient amb demostrar l’aïllament dels seus òxids, que rebien el nom de “terres”. Aquest va ser el cas dels elements que ens ocupen i que van heretar des de llavors aquesta denominació.

Per la seua banda, l’adjectiu “rares” no s’hauria d’entendre com escasses. De fet, el ceri (la terra rara més abundant) es troba en l’escorça terrestre en una concentració similar a la del coure, i és també unes 30 i 800 vegades més abundant que l’estany i la plata, respectivament, tots ells metalls d’ús més comú. Per tant, atenent al diccionari de la llengua espanyola, el terme “rares” hauria d’interpretar-se com “extraordinàries; sobresortints o excel·lents”.

De caràcter estratègic

Malgrat la seua relativa abundància en l’escorça terrestre, aquests elements es troben molt dispersos, de manera que els jaciments econòmicament viables són escassos i estan restringits a localitzacions geogràfiques concretes.

La mina de Bayan Obo, a la regió xinesa de Mongòlia Interior, constitueix el major dipòsit mundial de terres rares, amb unes reserves estimades superiors als 40 milions de tones.

La disponibilitat d’aquestes reserves, juntament amb el desenvolupament de les tecnologies per a la seua extracció, separació i refinat, converteixen la Xina en l’actor protagonista en aquest mercat: controlen prop del 90 % de la producció mundial de terres rares.

Conscient d’aquest immens poder, la Xina ha utilitzat la seua posició privilegiada per exercir un autèntic monopoli sobre el seu comerç, limitant o augmentant la producció per controlar els preus segons els seus interessos.

Davant aquest escenari, Espanya i la Unió Europea han iniciat l’exploració a la recerca de recursos propis, que permeten reduir la dependència del gegant asiàtic.

Essencials en la nostra vida

Les terres rares posseeixen múltiples aplicacions en els sectors industrial i tecnològic, però també en àrees com la medicina, gràcies a les seues particulars propietats químiques, òptiques i magnètiques. Quin és l’origen d’aquest conjunt inusual de propietats?

La resposta es troba en la seua estructura electrònica. La majoria posseeixen electrons allotjats en orbitals (regions de l’espai amb elevada probabilitat de trobar l’electró) 4_f_, sent aquesta configuració la responsable de les seues interessants propietats.

Actualment, destaquen dues aplicacions pel seu volum comercial. La primera és la fabricació d’imants permanents, a base de neodimi, indispensables per al funcionament de dispositius electrònics, però també de vehicles elèctrics i aerogeneradors. Per tant, la producció de neodimi, gairebé exclusivament en mans de la Xina, podria comprometre l’inajornable transició energètica.

La segona aplicació, amb el ceri com a principal protagonista, és la preparació de catalitzadors emprats en processos industrials, com el refinament de petroli, i en els vehicles de combustió interna per a la reducció d’emissions contaminants.

Davant la creixent demanda d’aquests elements i els previsibles problemes futurs de subministrament, cal plantejar-se qüestions com: vivim en una autèntica “era de les terres rares”? Estem disposats a reduir la nostra dependència i, amb això, tornar als anys 60 del segle passat?

Adrián Bogeat Barroso, Professor de Química Inorgànica, Universitat de Salamanca

Aquest article va ser publicat originalment en The Conversation.