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Los metales raros y su futuro: cómo la ciencia de materiales nos conecta al planeta

El futuro de los metales raros dependerá de encontrar un punto medio entre la necesidad tecnológica y el respeto por los límites de la Tierra.

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  • Francisco María
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Actualmente la tecnología depende de elementos que casi nadie conoce: neodimio, disprosio, litio, cobalto, telurio, galio, indio, entre otros. Estos son los “metales raros” o elementos críticos y tierras raras. La disponibilidad de estos elementos se ha convertido en un asunto crítico.

Lo curioso es que “raros” no siempre significa escasos. Muchos se encuentran distribuidos ampliamente en la corteza terrestre, pero rara vez en concentraciones que faciliten su extracción. Ese detalle convierte su obtención en un proceso complejo, a menudo costoso y con impactos ambientales que la comunidad científica trabaja por reducir. Conforme avanza la transición hacia energías renovables, la demanda global por estos metales crece sin pausa, y con ella la urgencia de encontrar formas más responsables de producirlos y gestionarlos.

La experimentación

Ahí es donde la ciencia de materiales se vuelve protagonista. Esta disciplina, situada en la frontera entre la física, la química y la ingeniería, investiga cómo extraer mejor estos recursos, pero también cómo reemplazarlos cuando su uso se vuelve insostenible. Equipos de distintos países experimentan con imanes que no necesitan tierras raras, con baterías basadas en sodio, mucho más abundante que el litio, o con aleaciones capaces de mantener el rendimiento sin depender de elementos críticos. No se trata solo de innovar por innovar, sino de imaginar un futuro tecnológico menos vulnerable y más equilibrado.

Sin embargo, hablar de metales raros no es únicamente hablar de laboratorios o cadenas de suministro. También es reconocer la relación material que mantenemos con el planeta. Cada móvil, cada panel solar y cada batería es, en cierto modo, un pequeño mapa mineral donde se encuentran fragmentos de distintos rincones del mundo. Pensar en esto cambia la forma en que valoramos los objetos que usamos y nos recuerda la importancia de gestionarlos bien cuando dejan de servirnos.

¿Qué los hace tan especiales?

Los metales raros no son “raros” porque escaseen, sino porque casi nunca se encuentran concentrados en yacimientos fáciles de explotar. Estos elementos tienen propiedades electrónicas y magnéticas que ningún otro material puede igualar. Por ejemplo:

Un solo coche eléctrico puede llevar 2-3 kg de tierras raras en sus imanes, además de 8-10 kg de litio y 10-15 kg de cobalto en la batería.

El problema: la disponibilidad

China produce entre el 85 y el 90 % de las tierras raras refinadas del mundo. Chile, Australia y Argentina concentran el 90 % del litio. Separar estos elementos requiere procesos químicos complejos, mucha agua y energía, y genera residuos tóxicos y radiactivos.

Durante varias décadas, Occidente cerró sus plantas porque era más barato y menos sucio comprarle a China. Sin embargo, en 2020 esa dependencia prendió las alarmas. Estados Unidos reabrió la mina Mountain Pass (California) y financia plantas de separación en Texas y Canadá.

Australia, por su parte, desarrolla varios proyectos. La Unión Europea declaró 34 materiales “críticos” y se fijó la meta de extraer el 10 %, reciclar el 25 % y procesar el 40 % para 2030. Japón ya recicla el 30 % del indio que usa en las pantallas y tiene reservas estratégicas de siete metales.

Reciclaje y sustitución

Hoy se tira a la basura más cobalto y litio del que se extrae en muchas minas. Un teléfono móvil viejo tiene 0,2 g de cobalto; un millón de móviles son 200 toneladas, lo mismo que una mina mediana.

Empresas como Redwood Materials (EE.UU.), Umicore (Bélgica) y Li-Cycle (Canadá) están construyendo fábricas que recuperan el 95 % del litio, cobalto, níquel y grafito de las baterías usadas, con 80 % menos emisiones que la minería tradicional. Ya existen procesos que prometen recuperar el 90 % de los imanes viejos.

La otra vía es diseñar materiales que necesiten menos o ninguno de estos elementos. En este aspecto también se ha avanzado. En 2023, Tesla anunció la creación de motores sin tierras raras, usando imanes de ferrita mejorados y más cobre.

Otras empresas como Niron Magnetics (EE.UU.) desarrollan imanes de hierro-nitruro que podrían reemplazar al neodimio. Así mismo, investigadores de la Universidad de Cambridge y Toyota trabajan en baterías de sodio-ion que no necesitan litio ni cobalto.

Obstáculos y perspectivas

En Congo, el 70 % del cobalto se extrae de forma artesanal: niños y adultos cavan con las manos en túneles que se derrumban. En el desierto de Atacama, la extracción de litio consume agua que las comunidades indígenas necesitan para vivir. En China, los lagos tóxicos de residuos de tierras raras han contaminado ríos enteros.

En los próximos 15 años necesitaremos de 4 a 6 veces más litio, entre 3 y 4 veces más cobalto y alrededor de 10 o 15 veces más tierras raras que hoy. El objetivo es que el reciclaje cubra el 20-40 % de la demanda para 2040.

También se espera que las nuevas químicas de baterías (sodio, hierro-aire, estado sólido) reduzcan la presión sobre litio y cobalto. Entre tanto, los imanes sin tierras raras estarán en producción masiva antes de 2030.

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