Si al común de los mortales se le dijera que lleva tierras raras encima todos los días, respondería, probablemente, con un encogimiento de hombros al no entender el porqué de la pregunta, salvo que se trate de alguien con conocimientos en Química, Física, o Geología. Entonces, la respuesta sería bien distinta, y apuntaría a que las tierras raras, ni son tierras, ni son tan raras, están presentes en todos los ámbitos de nuestra vida y, casi con total seguridad, nuestra existencia en el siglo XXI no sería la que es si no fuera por ellas.
Porque las tierras raras (más bien escasas y en boca de todos de un tiempo a esta parte), son un grupo de metales o elementos químicos presentes en la tabla periódica que garantizan la autenticidad de los billetes de euro y nos permiten ver la televisión con unos colores más vibrantes y nítidos. Están en las pantallas de los teléfonos móviles, en los microondas, luces de neón, sistemas de refrigeración, placas solares o en los auriculares, micrófonos y discos duros de los ordenadores. La lista es bastante extensa y sigue alargándose.
De la misma manera, y aunque son las que son desde que fueron descubiertas a finales del siglo XVIII en el pueblo de Ytterby (Suecia), sus posibles aplicaciones son un filón inagotable que no para de crecer y al que ningún gobierno de país puede sustraerse. Alguien que lo sabe muy bien desde hace diez años es el profesor titular del Departamento de Física de la Universidad de La Laguna y estudioso de la luz en todos sus frentes Jorge Méndez Ramos, para quien son “fundamentales” en el futuro de las energías renovables.
Tras una década de investigaciones centradas en las posibles aplicaciones del que ha sido encumbrado como el oro tecnológico del siglo XXI, Méndez, capitanea una ‘ambiciosa puesta en escena’ denominada MAGEC-REEsearch, financiado por el programa Retos I+D del Ministerio de Economía y Competitividad y por la Agencia Canaria de Investigación, que abraza el proyecto “Materiales para Avanzada Generación de Energía y exploración de tierras raras en Canarias” en el que la Universidad de La Laguna y la Universidad de Las Palmas de Gran Canaria (ULPGC) aúnan fortalezas para averiguar cuáles son los recursos potenciales de tierras raras que albergan las islas Canarias.
El investigador Jorge Méndez, líder del equipo.
En los suelos de Fuerteventura
Y de momento, una de las islas en las que se han llevado a cabo inspecciones sobre el terreno −además de Gran Canaria, en 2012, donde se hallaron concentraciones de 500 a 600 gramos por tonelada en traquitas y fonolitas− es Fuerteventura. En la isla majorera se encontraron en 2018 elementos químicos básicos en rocas magmáticas que equivalen a casi 10 kilos de tierras raras por tonelada, localizados tras analizar un grupo de más de 100 muestras de mineral de carbonatita, un dato más que prometedor que hace pensar que el archipiélago canario podría erigirse en el Canaán que tanto necesita la tecnología europea.
“El proyecto Magec es holístico, ya que el trabajo abarca desde el realizado los geólogos, que estudian este tipo de cosas, hasta el que abordamos en el laboratorio. Esto no significa que hayamos estado sacando de Fuerteventura rocas para estudiar estos minerales concretos”− puntualiza el experto de la ULL− “ya que son minerales que se compran a China. Lo que verdaderamente estamos haciendo es estudiar los potenciales recursos minerales y ver hasta qué punto pueden convertirse en recursos mineros, una labor que está a cargo de los geólogos del proyecto”.
Con esas cantidades encontradas, la explotación minera en Canarias sería rentable, siempre y cuando la legislación española lo permita, cosa que no sucedió en 2021, cuando la Junta de Castilla-La Mancha denegó el permiso de extracción en un yacimiento de monacita con altos porcentajes de praseodimio y neodimio, minerales utilizados en la fabricación de imanes para aerogeneradores y coches eléctricos. El único proyecto, hasta la fecha, de extracción de tierras raras existente en Europa sufría entonces un parón en seco −ratificado por la justicia al considerar que su puesta en marcha afectaba a la biodiversidad de ese paraje natural− que, a lo mejor, no vuelve a producirse a partir de este año.
Este giro de tuerca podría venir de la mano del empuje que el Gobierno de España, y en concreto el Ministerio para la Transición Ecológica y el Reto Demográfico, quiere dar a la reforma de la Ley de Minas para responder a la gran demanda de materias primas y minerales considerados críticos. Mientras el sector clama la actualización de una ley que data de 1973, los movimientos ecologistas no ven con buenos ojos este paso, un cambio que, asimismo, podría verse afectado en breve por la inminente publicación del Reglamento Europeo para las Materias Primas Críticas, Esenciales y Estratégicas, sometido en estos momentos a consulta pública.
El club europeo de materias primas criticas
El hecho de que Europa, a través de la presidenta de la Comisión Europea, Ursula von der Leyen, haya propuesto a principios de este año la creación de un “club de materias primas críticas” para hacer frente al monopolio de China −el mayor productor mundial de tierras raras− con el fin de llevar a cabo la transición energética y terminar con la dependencia, hace que las perspectivas respecto a la extracción de tierras raras se antojen mucho más halagüeñas de lo que han sido hasta ahora.
Si nos situamos en contexto, hay que decir que de los 120 millones de toneladas métricas que hay actualmente en las reservas de tierras raras de todo el mundo, China posee una tercera parte, convirtiéndose así en el principal productor (después le sigue EE.UU.) y exportador de estos valiosos minerales que incrementan su precio de forma considerable cuando se venden a los países que necesitan importarlos casi por ‘imperativo legal’. En concreto, los países europeos, a los que la guerra de Ucrania ha hecho repensar los sistemas energéticos actuales y la necesidad de buscar y apostar por las energías renovables.
Tal y como reconoce el experto de la Universidad de La Laguna, que Europa no saque ni un solo gramo de metales raros de su suelo, a pesar de que fue precisamente en su territorio donde se descubrieron, hacen que el hallazgo en Fuerteventura cobre aún más importancia y peso en la comunidad científica internacional y en la industria del sector. Las concentraciones de carbonatita descubiertas en Cabo Blanco, muy superiores a las de Gran Canaria, son las que han marcado la senda para dar continuidad a un proyecto en el que actualmente trabajan 12 personas, y que podría dar el salto, en los próximos dos años, a Tenerife, La Palma y La Gomera.
“En La Palma, creemos que se podrían obtener cuatro kilos por tonelada en las traquitas, igual que en Tenerife, en la zona de Los Cristianos. En este sentido, la concesión de la subvención de la Agencia Canaria de Investigación, Innovación y Sociedad de la Información (ACIISI) del Gobierno de Canarias nos permitirá reforzar el personal de investigación del proyecto y avanzar en la exploración geológica y desarrollo de las aplicaciones en los campos de la nanotecnología y fotónica”, apunta el físico sin olvidar su constatada presencia en montes submarinos donde se han ido depositando sedimentos a lo largo de millones de años, y a 2.000 metros de profundidad, como es el caso de La Concepción, en la isla de Lanzarote.
La parte de esta poderosa iniciativa que se lleva a cabo en la Universidad de La Laguna consiste en “arrojar luz” sobre las tierras raras para lograr perfeccionar la producción de hidrógeno verde y conseguir, mediante la conversión de la luz solar en radiación infrarroja o ultravioleta invisible, una mayor eficiencia energética en las placas solares. Esa es la idea principal del proyecto en la que trabajan Méndez y su equipo de investigación, integrado por Miguel Medina Alayón, Pablo Acosta Mora, Javier del Castillo Vargas y Sheila Torres García, en colaboración con los geólogos, centrados en el estudio y propiedades mineralógicas de este oro tecnológico.
Vidrio luminiscente, iluminado por un láser infrarrojo, con tierras raras y aplicaciones fotónicas en el campo de las energías renovables.
Las ventanas fotoeléctricas del futuro
“Cuando se habla de tierras raras, lo más recurrente es sacar fotos de vidrios emitiendo luz, pero en este caso hablamos de concentradores solares luminiscentes que se usan para hacer ventanas normales y convertirlas en fotoeléctricas. Cuando la luz del sol llega, el vidrio la transforma en visible y la envía al borde de las ventanas, donde se pondría una placa solar muy fina, a modo de tira”. Una tecnología muy novedosa que vela por una arquitectura mucho más eficiente y sostenible que ya se está empleando en algunos edificios de Centroeuropa.
Esa energía fotovoltaica integrada en edificios (Building-integrated photovoltaics) evitaría que consuman el 40% de la energía que se utiliza en la Unión Europea (UE), según datos recabados por la Comisión Europea, que evidencian que alrededor del 75% de esas construcciones son energéticamente ineficientes. Con este nuevo sistema podrían colocarse dispositivos de energía solar en las fachadas y ventanas sin ocupar demasiado espacio, diciendo así adiós a la instalación de módulos fotovoltaicos en las azoteas y aledaños de los edificios.
Además de este aspecto relativo a la optimización de la eficiencia energética en la placa solar, las investigaciones del equipo MAGEC-REEsearch se centran también en la producción de hidrogeno verde. Fundamentalmente, se trabaja en la luz que emiten esos elementos químicos para colocarla en un fotorreactor y mejorar la producción de hidrógeno con energía solar, una alternativa energética con la que reducir las emisiones. Su obtención sin generar ningún tipo de emisiones contaminantes, al hacerse en el agua mediante la energía del sol y a través de fotosíntesis artificial, es clave en la lucha contra el cambio climático y la deseada y necesaria ‘descarbonización’ del planeta.
En este sentido, Jorge Méndez insiste en un mensaje que quiere que cale hondo en la gente: “las tierras raras son fundamentales en el futuro de las energías renovables, en el futuro del planeta”. Es un hecho incontestable que mientras Europa carezca de producción propia, se verá obligada a importar el 100% de estos minerales críticos de China, como hace en la actualidad. Porque a pesar de que el mapa de las tierras raras ha cambiado sustancialmente en los últimos años y Canadá pisa ya los talones al país asiático −mientras otros como Australia, Brasil, Vietnam, Argentina o Rusia comienzan a situarse en el ranking con una cantidad suficiente para no tener que depender enteramente de los chinos−, el viejo continente sigue huérfano de yacimientos.
Primer plano de costra de hierro manganeso, roca extraída de los fondos submarinos situados en el norte de Lanzarote.
El hallazgo de nuevos yacimientos
Hasta que no se produzca la extracción y explotación de la recién descubierta mina de metales y tierras raras más grande de Europa, localizada a principios de este año en el norte de Suecia, la transición verde emprendida por Europa tendrá que seguir dependiendo de China. Sin embargo, y a pesar de la importancia de este importantísimo hallazgo (se calcula que el yacimiento contiene más de un millón de óxidos de tierras raras, según las autoridades nórdicas) tendrán que pasar de 10 a 15 años para que la extracción de minerales sea una realidad.
Más de una década por delante hasta tener garantías de poder realizar una transición verde supone seguir investigando sin pausa. Y es que la posibilidad de explotar en un futuro las reservas de estas vitaminas de la industria, como también las llaman, pasa, en primera instancia, por realizar un trabajo de campo riguroso y exhaustivo, tal y como se hizo en Fuerteventura de la mano del equipo de geólogos encabezados por José Mangas Viñuela, catedrático y miembro del Instituto de Oceanografía y Cambio Global de la ULPGC, y Marc Campeny, del Museo de Ciencias Naturales de Barcelona, involucrado en el proyecto desde hace años.
Y si algo requiere el trabajo de campo es planificación. Son necesarias cuatro personas, al menos, para aprovechar el tiempo de recogida de muestras al cien por cien, tal y como se hizo en Fuerteventura, tanto en la zona sur como en el norte de la isla. “Ya sabíamos el mineral que íbamos a encontramos en cada zona”, dice Campeny sobre el hallazgo de carbonatitas y sienitas halladas en territorio majorero, que han resultado primordiales en la investigación y ya forman parte de las 150 muestras recogidas a pie de roca a lo largo de estos años.
Una vez reunidas, las muestras se cortan en láminas de 30 micras (muy delgadas) que después se estudian en el microscopio −requisito imprescindible para describir su mineralogía− mientras otra parte se tritura y envía a laboratorios especializados donde las analizan. En este caso, el laboratorio en cuestión está en Ontario (Canadá) y es uno de los pocos en el mundo que realiza este tipo de análisis tan específicos.
Por el momento, y hasta que no se reanude el trabajo de campo, tal y como tienen previsto, la investigación sigue su curso en el laboratorio de espectroscopia óptica del Departamento de Física de la Universidad de La Laguna, donde el día a día transcurre estudiando las propiedades ópticas de esos materiales para mejorar las placas solares. “Aquí lo que hacemos es fabricar vidrios, cristales, nano partículas o material vitrocerámico, en definitiva, una familia de materiales distintos que contienen tierras raras”.
Billete en el que se aprecian las tintas de seguridad luminiscente hechas con tierras raras bajo luz UV.
El despegue de las energías renovables
No hay que perder de vista que las tierras raras son elementos químicos en muy pequeñas cantidades dentro de toda la tecnología que nos rodea, que es mucha y muy valiosa, pero si hay un factor decisivo que impulsa su incansable e incesante búsqueda es el despegue definitivo que daría a las energías renovables. Presentes en los motores que moverán los coches que reclama un planeta consciente de la necesidad de ser más sostenible, en los aerogeneradores de energía eólica o en la nueva generación de las placas fotovoltaicas, la realidad es que “sin las tierras raras, el planeta no puede seguir funcionando de igual manera”, recalca Méndez.
Y esta es una realidad que se constató a finales de 2022, con la celebración del congreso SHIFT 2022, un encuentro en el que se dieron cita 80 expertos de 29 universidades de todo el mundo en el que se mostró cómo las tierras raras pueden usarse también en la elaboración de medicamentos, pasaportes, misiles guiados, imanes o micrófonos y catalizadores cerámicos. Un amplio abanico que hace pensar que estos tesoros ocultos están en todas partes y en todo tipo de aplicaciones, como sucede con la optimización de las técnicas de impresión 3D.
“Su utilización permitirá mejorar la resolución mediante el uso de nanopartículas que posibilitan hacer unos puntos de luz muy controlados y mínimos donde se ‘cura’ la resina y se consigue un pixel 3D muy, muy pequeño”, un hallazgo que ha sido el centro una de las tesis doctorales que ha visto la luz al amparo de las investigaciones sobe tierras raras, igual que el desarrollo de sellos y tintas de seguridad anti-falsificaciones y llaves de seguridad con luz, algo muy novedoso que el equipo de la Universidad de La Laguna prosigue investigando.
Esta investigación multidisciplinar e interuniversitaria no sería posible sin el ‘amplio elenco’ de profesionales que vuelca todo su esfuerzo y saber hacer en el estudio de estos minerales críticos. Desde el análisis de las propiedades mineralógicas, que corresponde a profesionales de la Geología, al estudio luminiscente, del que se ocupa el equipo de Jorge Méndez, pasando por las colaboraciones necesarias para arrojar luz en la búsqueda de pistas que lleven al hallazgo de estas vitaminas de la industria, tan necesarias en nuestro día a día y esenciales en la consecución de energías verdes que garanticen la sostenibilidad del planeta.
El proyecto «Materiales para Avanzada Generación de Energía y exploración de tierras raras en Canarias», MAGEC-REEsearch, conlleva un amplio trabajo realizado en coordinación con el equipo de Geología de la ULPGC y el experto Marc Campeny, y se desarrolla en colaboración con Jesús Rivera, del Instituto Español de Oceanografía, y Amador Menéndez, del centro tecnológico IDONIAL de Asturias, así como con la “inestimable ayuda” de Pedro Esparza y Emma Borges, de los departamentos de Química Inorgánica e Ingeniería Química de la Universidad de La Laguna, respectivamente, y Carlos Yanes, Manuel Torres y Cristina González, del Departamento de Física de la Universidad de La Laguna.
Un equipo completísimo centrado en la búsqueda de estos elementos químicos sobre los que el mundo, y especialmente Europa, ha puesto la mirada, y sobre los que por ahora “hay investigación, pero sin minas en explotación”, al menos en los países del viejo continente, tal y como resalta este profesor de la Universidad de La Laguna: “Petróleo no necesitaremos, pero tierras raras sí, por eso es de vital importancia que continuemos investigando”.
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