Suena como la trama de una película de ciencia ficción: los humanos están destruyendo la Tierra, abriendo enormes cicatrices en su corteza y contaminando el aire y el suelo mientras extraen y refinan un elemento clave esencial para el avance tecnológico. Un día, los científicos que examinan un meteorito extraterrestre descubren un metal único que niega la necesidad de toda esa excavación y contaminación. Lo mejor de todo es que el metal se puede replicar en un laboratorio utilizando materiales de base. ¡El mundo está salvado!
OK, ampliamos la historia un poco allí. Sin extraterrestres, por un lado (a menos que sepas algo que nosotros no). Pero el resto es verdad. Dos equipos de científicos, uno en Universidad del Noroeste en Boston; el otro en la Universidad de Cambridge en el Reino Unido — anunció recientemente que lograron fabricar, en un laboratorio, un material que no existe naturalmente en la Tierra. Hasta ahora, solo se ha encontrado en meteoritos.
Hablamos con Laura Henderson Lewis, una de las profesoras del equipo de Northeastern, y nos dijo que el material encontrado en los meteoritos es una combinación de dos metales básicos, níquel y hierro, que se enfriaron durante millones de años a medida que los meteoritos caían por el espacio. . Ese proceso creó un compuesto único con un conjunto particular de características que lo hacen ideal para su uso en imanes permanentes de alta gama que son un componente esencial de una amplia gama de máquinas avanzadas, desde vehículos eléctricos hasta turbinas de transbordadores espaciales.
El compuesto se llama tetrataenitay el hecho de que los científicos hayan encontrado una manera de hacerlo en un laboratorio es un gran problema. Si la tetrataenita sintética funciona en aplicaciones industriales, podría hacer que las tecnologías de energía verde sean significativamente más baratas. También podría agitar el mercado de tierras raras, actualmente dominado por chinay crear un cambio sísmico en el equilibrio industrial entre China y Occidente.
Terrenal, pero oh, tan raro
Como sin duda todos nuestros lectores recordarán de sus clases de ciencias en la secundaria, los imanes son un componente esencial de cualquier máquina que funcione con electricidad: son el conducto que transforma energía eléctrica en acción mecánica.
La mayoría de los imanes, como el imán en el reloj de batería en la pared de su oficina, por ejemplo, son bastante baratos y fáciles de producir. Los llamados imanes permanentes que se utilizan en maquinaria avanzada, por otro lado, deben poder resistir presiones y temperaturas tremendas durante largos períodos de tiempo. Y para adquirir esas propiedades, necesitan un ingrediente especial: un tierra extraña.
Tierras extrañas no son tan raros. Son elementos que se pueden encontrar en todo el mundo. La parte difícil es extraerlos. Por un lado, tienes que sacarlos del suelo. Eso es bastante difícil. Luego hay que separarlos: suelen estar combinados con otros elementos o materiales. Descomponer estos compuestos y refinarlos para obtener los elementos en bruto es un negocio costoso y complicado.
El síndrome chino
los Estados Unidos solía ser un líder en el mundo de las tierras raraspero, en la década de 1980, China encontró un enorme depósito de estos elementos dentro de sus fronteras. Jonathan Hykawy es presidente de Capital del Cuervo de Tormentauna firma de inversión que rastrea los mercados de tierras raras. Él tiene una buena historia sobre este descubrimiento.
“Algunas empresas chinas abrieron minas en el interior de Mongolia y eran minas de mineral de hierro, y producían un material de desecho que terminaba en sus pilas de relaves”, dice Hykawy. “Los japoneses estaban comprando grandes cantidades de este hierro y dijeron: ‘¿Podemos tomar muestras de las pilas de desechos?’ Y el chino dijo: ‘Claro, toma todo lo que quieras’. Los japoneses regresaron un poco más tarde y dijeron: ‘Nos gustaría comprar los desechos’. Y los chinos dijeron: ‘Bueno, ¿por qué no te lo vendimos? Quiero decir, es un desperdicio. ¿Qué vamos a hacer con eso?’ Resulta que era rico en tierras raras”.
Los chinos se dieron cuenta bastante rápido y comenzaron a extraer estos elementos raros ellos mismos. Podían hacerlo mucho más barato que nadie, porque sus costos de mano de obra eran mucho más bajos y estaban dispuestos a soportar los costos ambientales, que no eran insignificantes. Muy pronto, dice Hykawy, la producción estadounidense cesó y China efectivamente se hizo cargo del mercado. Hoy, China controla más del 71% de la extracción mundial y el 87% de la capacidad mundial de procesamiento de tierras raras.
Dos de estas tierras raras, neodimio y praseodimio, son componentes clave en la fabricación de imanes permanentes, lo que significa que China ahora también domina el mercado de imanes permanentes, haciendo más del 80 por ciento de estos instrumentos de gama alta. Hace una década, esto no parecía ser un problema. China era un socio comercial voluntario y cooperativo, aparentemente tan poco amenazante que en 2004 EE. subcontrató la producción de imanes utilizados en los sistemas de guía para misiles de crucero estadounidenses y bombas de precisión a una empresa china.
“Tuvimos producción estadounidense”, dice Laura Lewis. “Magnaquench, una subsidiaria de General Motors. Estaba en Anderson, Indiana, y se pasó al por mayor a China. Era una visión a corto plazo de la economía; obtener ganancias por adelantado, pero luego perdimos nuestras capacidades en el camino”.
Hoy, las relaciones con China son más tensas. Y la necesidad tanto de tierras raras como de imanes permanentes está aumentando a medida que avanzamos hacia una economía de energía limpia.
Estados Unidos se ha dado cuenta de que se encuentra en una desventaja estratégica significativa frente a China en esta área vital para su economía y seguridad nacional. Ha reiniciado una mina de tierras raras inactiva en Californiay está mirando el potencial nuevos sitios mineros en Arizona, Nevada y Wyoming. Pero esas minas tardarán más de una década en entrar en funcionamiento.
Cambiador de juego
Es por eso que el descubrimiento de la tetrataenita sintética es tan emocionante, dice Jonathan Hykawy. El compuesto es tan resistente que los fabricantes podrían fabricar imanes permanentes con él para todas las piezas de maquinaria, excepto las más exigentes. Si eso sucede, EE. UU. podría llenar una gran parte del mercado de imanes y reducir su necesidad de ciertas tierras raras. Y generaría un gran cambio en la relación de Estados Unidos con China. Estados Unidos ya no estaría en deuda con un competidor por estos materiales clave ni dependería de ellos para ciertas partes esenciales para la producción de tecnología vital.
Sin embargo, existe un inconveniente potencial. Tierras extrañas no solo se usan en la producción de imanes permanentes. Se utilizan en fibra óptica, en escáneres de radiación, en televisores, en electrónica personal. Si una gran parte del mercado de tierras raras desaparece debido a la tetrataenita, dice Hykawy, la producción de todas estas otras tierras raras importantes podría verse interrumpida. Podrían volverse significativamente más caros de producir, lo que podría aumentar el costo de una variedad de bienes industriales y de consumo.
Lejos
Pero pasará mucho tiempo antes de que la tetrataenita esté en condiciones de perturbar cualquier mercado existente, dice Laura Lewis. Ella dice que todavía hay muchas pruebas por hacer para averiguar si la tetrataenita de laboratorio es tan resistente y útil como el material del espacio exterior. E incluso si resulta ser tan bueno, pasarán de cinco a ocho años antes de que alguien pueda hacer imanes permanentes con él.
Mientras tanto, los competidores de China están trabajando duro para obtener sus propias tierras raras. Estados Unidos es invertir en minas en australia; hay exploración en curso en Malasiay los japoneses están investigando formas de extraer elementos de lodo extraído del fondo del mar. Jonathan Hykawy dice que si los países están dispuestos a invertir en la extracción de tierras raras y tolerar las implicaciones ambientales, no hay razón para que no puedan nivelar el campo de juego con China.
“Si estuviéramos dispuestos a pagar lo suficiente para producir estas cosas, se pueden superar esos problemas y se pueden producir estas cosas de una manera ambientalmente responsable”, dice. “Esto no es peor que extraer y producir aluminio, por ejemplo”.