Ni son tierras en sentido estricto ni tampoco tan extrañas ni escasas como da a entender su nombre. Lo que sí son las tierras raras es estratégicas, sobre todo en el actual mapa geopolítico, marcado por las tensiones entre Washington y Pekín y sus graves derivadas en la industria tecnológica. Con el paso de los años China ha sabido convertirse en el gran referente internacional de unos materiales claves para la industria y procesos tan estratégicos —especialmente en plena carrera hacia la descarbonización— como la fabricación de turbinas eólicas o vehículos eléctricos.
Ahora China podría ver amenazada su hegemonía. Y no por el hallazgo de un enorme yacimiento en Turquía o Groenlandia. No. La clave estaría en un laboratorio de la Universidad de Cambridge. De momento es solo una posibilidad. Eso sí, una con un interesante valor estratégico.
¿Qué acabamos de lograr? Abrir una nueva línea de investigación que, de cuajar, ofrecería alternativas a la industria tecnológica. Básicamente un grupo de investigadores de la Universidad de Cambridge, mano a mano con colegas de Austria, han descubierto un método que podría permitirnos fabricar imanes de alto rendimiento como los que se emplean en la fabricación de turbinas eólicas y automóviles eléctricos prescindiendo de tierras raras, elementos que hoy por hoy conllevan a menudo una dependencia excesiva de China. ¿Cómo? Pues gracias a la tetrataenita.
¿Tetrataequé? Tetrataenita, una aleación de hierro y níquel con una estructura atómica ordenada particular. Para su formación por las vías naturales es necesario que a lo largo de millones de años un meteorito se enfríe lentamente, un período extenso durante el que los átomos de hierro y níquel se ordenan en una secuencia de apilamiento concreta dentro de la estructura cristalina.
El resultado es un material con propiedades magnéticas que se asemejan a las de los imanes de “tierras raras”, etiqueta con la que solemos referirnos a un conjunto de 17 elementos químicos —tulio, lantano, gadolinio, terbio o cerio, entre otros— muy apreciados en la industria para fabricar instrumental astronómico, láseres o sensores entre un largo y valiosísimo etcétera.
¿Y qué han hecho en Cambridge? Pues básicamente indagar en una forma que permite conseguir tetrataenita en el laboratorio de forma artificial, con unos costes razonables, a escala y, claro está, sin necesidad de esperar los millones de años que tarda la naturaleza en producirla. La clave —detalla la propia Universidad de Cambridge— pasa por algo tan común como el fósforo.
“Los investigadores afirman que el fósforo, presente en los meteoritos, permite que los átomos de hierro y níquel se muevan más rápidamente, lo que les permite formar el apilamiento necesario sin esperar millones de años. Mezclando hierro, níquel y fósforo en las cantidades adecuadas, lograron acelerar la formación de la tetrataenita entre 11 y 15 órdenes de magnitud”, anota la universidad. Sus investigadores recalcan que durante el proceso “no se necesitó ningún tratamiento especial”.
¿Es la primera vez que se intenta? No. Ya se había intentado antes, pero recurriendo a métodos extremos y poco prácticos. En los años 60 los científicos lograron de hecho formar tetrataenita de forma artificial, pero con una técnica que no se ajusta demasiado bien a los requisitos de la producción en masa: bombardeando aleaciones de hierro y níquel con neutrones.
“Desde entonces han estado fascinados con la obtención de esa estructura ordenada, pero siempre se ha visto como algo que estaba muy lejos”, explica la profesora Lindsay Greer, del Departamento de Ciencias de Materiales y Metalúrgica de Cambridge: “Este resultado representa un cambio total en la forma en cómo pensamos sobre este material”. Su alternativa no requiere esperar millones de años a que la naturaleza hago su labor ni tampoco un proceso de irradiación de neutrones.
Rare earths are vital for the transition to #NetZero but they are almost all sourced from China.
— Cambridge University (@Cambridge_Uni) October 25, 2022
A new way of making the 'cosmic magnet' material found in meteorites could reduce reliance on rare earths – with no space rocks required.@cu_mat https://t.co/rACBQWbv74
¿Por qué resulta tan importante? Por su enorme potencial. En clave industrial y sobre todo estratégica. Los imanes de alto rendimiento se utilizan, entre otras aplicaciones, en las turbinas eólicas y coches eléctricos. Hoy por hoy los mejores contienen elementos de tierras raras, lo que da a China una cómoda e influyente posición de poder. Como reconocen en Cambridge, el país “tiene casi el monopolio de la producción mundial”. Los datos desde luego apuntan en esa línea.
Las estadísticas que maneja East Asia Forum apuntan que el país que preside Xi Jinping ha conseguido hacerse con entre el 50 y 60% de la cuota de mercado de la minería y alrededor del 80% de la capacidad de procesamiento. El propio Servicio Geológico de Estados Unidos calcula que alrededor del 78% de las importaciones de este tipo de minerales llega de China.
¿Importa el contexto? Vale la pena tenerlo presente. Si las dependencias excesivas nunca son buenas, en un contexto de tensión geopolítica al que el sector tecnológico no es ajeno, resultan si cabe más delicadas. “Entre los impactos ambientales y la dependencia de China, se ha dado una búsqueda urgente de materiales alternativos que no requieran tierras raras”, comenta Greer.
Hace poco Turquía aseguraba disponer de una amplia reserva —si bien su anuncio ha despertado ciertos recelos—, parte del sector mira con interés a Groenlandia y en Australia también se extraen elementos. El objetivo pasa en cualquier caso, incide la institución británica, por buscar alternativas que permitan prescindir de las tierras raras. Y es ahí donde la tetrataenita se vuelve estratégica. “Es una de las alternativas más prometedoras”, subrayan desde la Universidad de Cambridge.
¿Y ahora ? Ahora, a investigar. Aunque ha sido la propia institución británica la que ha querido dar a conocer el nuevo método y recalca su potencial para reducir la dependencia de las tierras raras, aún queda trabajo por delante. Sobre todo para determinar el peso que puede alcanzar en la industria y el desarrollo de tecnología clave en el camino hacia la descarbonización. “Si bien los investigadores han encontrado un método prometedor para producir tetrataenita, se necesita más trabajo para determinar si será adecuado para imanes de alto rendimiento”, recalcan desde Cambridge.
Para lograrlo el equipo espera trabajar mano a mano los principales fabricantes. Por lo pronto, la investigación se ha plasmado en Advance Science y la Universidad de Cambridge y la Academia de Ciencias de Austria se han encargado ya de solicitar la patente. En el proceso ha participado también la Montanuniversität de Leoben, referencia austriaca en el estudio de minería y materiales.
Este artículo fue originalmente publicado en Xataka el 30 de octubre de 2022 y ha sido revisado de nuevo.
Imagen de portada: Omid Roshan (Unsplash)
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