Crean rocas sintéticas para comprender mejor cómo se forman los elementos de tierras raras

Los hallazgos tienen implicaciones para el reciclaje de elementos de tierras raras a partir de desechos electrónicos, el diseño de materiales con propiedades funcionales avanzadas e incluso para encontrar nuevos depósitos.

Investigadores del Trinity College de Dublín han arrojado nueva luz sobre la formación de los cada vez más preciados elementos de las tierras raras (ETR) creando rocas sintéticas y probando su respuesta a distintas condiciones ambientales. Estos materiales se utilizan en dispositivos electrónicos y tecnologías de energía verde, desde los teléfonos inteligentes hasta los coches eléctricos.

Los resultados, que acaban de publicarse en la revista Global Challenges, tienen implicaciones para el reciclaje de los elementos de tierras raras de los residuos electrónicos, el diseño de materiales con propiedades funcionales avanzadas e incluso para encontrar nuevos depósitos de ETR ocultos en todo el mundo.

«A medida que crecen tanto la población mundial como la lucha contra las emisiones de carbono a raíz del cambio climático global, aumenta simultáneamente la demanda de ETR, por lo que esta investigación es tan importante. Al aumentar nuestra comprensión de la formación de los ETR, esperamos allanar el camino hacia un futuro más sostenible», explica el investigador principal del trabajo, el Dr. Juan Diego Rodríguez-Blanco, catedrático de Nanomineralogía en Trinity e investigador financiado por el iCRAG (Centro de Investigación en Geociencias Aplicadas del SFI).

«La génesis de los depósitos de tierras raras es uno de los problemas más complejos de las ciencias de la Tierra, pero nuestro enfoque está arrojando nueva luz sobre los mecanismos por los que se forman las rocas que contienen tierras raras. Este conocimiento es fundamental para la transición energética, ya que las tierras raras son ingredientes de fabricación clave en la economía de las energías renovables», añade.

Muchos países buscan actualmente más yacimientos de ETR con concentraciones explotables, pero los procesos de extracción suelen ser difíciles y los métodos de separación son caros y agresivos para el medio ambiente.

Una de las principales fuentes de ETR son los depósitos de carbonato de ETR. El mayor yacimiento conocido es el de Bayan-Obo, en China, que suministra más del 60% de las necesidades mundiales de elementos de tierras raras.

¿Qué han descubierto los investigadores?

Este estudio ha revelado que los fluidos que contienen ETR sustituyen a la piedra caliza común, y esto ocurre mediante complejas reacciones incluso a temperatura ambiente. Algunas de estas reacciones son extremadamente rápidas y tienen lugar en el mismo tiempo que se tarda en preparar una taza de café.

Este conocimiento permite al equipo comprender mejor las reacciones minerales básicas que también intervienen en los procesos industriales de separación, lo que ayudará a mejorar los métodos de extracción y a separar los ETR de los fluidos.

La investigación del equipo pretende comprender los complejos procesos de formación de depósitos de ETR-carbonato. Pero en lugar de estudiar muestras naturales, sintetizan sus propios minerales y rocas de carbonato de tierras raras (similares a la Bastnasita, el mineral clave del que se pueden extraer los ETR de las rocas carbonatitas). A continuación, imitan las reacciones naturales para aprender cómo se forman las mineralizaciones de ETR.

Esto también les permite evaluar cómo los cambios en los principales factores ambientales promueven su formación. Esto puede ayudar a entender el origen de las mineralizaciones en recursos de carbonatita sin explotar, que no sólo se encuentran en China, sino también en otras zonas del mundo como Brasil, Australia, Estados Unidos, India, Vietnam, Sudáfrica y Groenlandia.

«Dado que desempeñan un papel fundamental en un futuro tecnológico y sostenible, es necesario comprender el comportamiento de los ETR en el ciclo geoquímico y en las reacciones químicas básicas», explica Adrienn Maria Szucs, candidata al doctorado en Geoquímica en la Facultad de Ciencias Naturales de Trinity, y autora principal de este estudio.