Resuelven el misterio del nacimiento de las tierras raras, clave para muchas industrias

Un equipo internacional de científicos ayudó a resolver el antiguo misterio de cómo suelen formarse en la naturaleza los yacimientos de tierras raras, que a veces desaparecen sin dejar rastro. Resulta que este conjunto de 17 elementos químicos se cristaliza en la corteza terrestre de una manera diferente a la que había sido propuesta.

Las tierras raras están dispersas por toda la corteza del planeta, lo que hace difícil aislarlas y extraerlas a la superficie. Sobre todo, de una forma que sea respetuosa con el medio ambiente. Por ello, los científicos están buscando continuamente mejores maneras para abastecer a muchas industrias con estos metales que se usan en la fabricación de numerosos productos tecnológicos, incluidos los smartphones, satélites, vehículos eléctricos, equipos médicos y turbinas de viento. 

En un nuevo estudio dirigido por el geólogo Michael Anenburg de la Universidad Nacional de Australia, los investigadores intentaron explorar los mecanismos químicos que conducen a la formación de las tierras raras bajo la superficie, específicamente en y alrededor de la roca ígnea de carbonato.

«Estas rocas (…) y sus derivados alterados y erosionados proveen la mayor parte de las tierras raras en el mundo. Ningún modelo unificado explica todas las características que tienen los yacimientos de estos elementos asociados a la carbonatita, lo que perjudica fuertemente la exploración necesaria para asegurar su suministro en el futuro», explicó Anenburg, citado por el portal Science Alert.

Para investigar los procesos de mineralización de las tierras raras, Anenburg y su equipo introdujeron unas pequeñas cantidades de carbonato sintético conservadas en cápsulas de plata o níquel en un sistema cilindro-pistón y las sometieron a temperaturas de hasta 1.200 °C  y a presiones de hasta 2,5 gigapascales (GPa), antes de descomprimirlas gradualmente y enfriarlas hasta los 200 °C y 0,2 GPa.

El objetivo de este experimento, según Anenburg, era entender qué es lo que concentra las tierras raras de la roca ígnea de carbonato para convertir la última en un yacimiento de alto grado. Hasta ahora se había pensado que ciertos ligandos — moléculas, capaces de cristalizarse a las tierras raras, incluido el cloro y el flúor— eran necesarios para producir elementos solubles. Y se creía que estos elementos posteriormente se unían en las concentraciones de las tierras raras aptas para ser extraídas.

Pero esto no fue lo que mostró el experimento. Sus resultados sugieren que son las sustancias químicas alcalinas las que se necesitan para transportar las tierras raras dentro y alrededor de las carbonatitas. En particular, el estudio señaló al sodio y al potasio que ayudan a hacer que estas sustancias sean más solubles, lo que, a su vez, puede servir de un precursor para su mineralización más económica. 

Según los investigadores, las carbonatitas alcalinas son capaces de formar fluidos ricos que pueden transportarse a largas distancias bajo la corteza terrestre en condiciones similares a las del magma. 

No obstante, los autores del estudio no descartan la posibilidad de que estos procesos de mineralización de las tierras raras puedan ocurrir de otra manera, fuera del laboratorio. Y esto se debe a que el agua y otros químicos que también están presentes en la corteza terrestre son capaces de cambiarlos. A pesar de ello, este estudio representa un paso adelante ya que reconsidera nuestro conocimiento de lo que ocurre en el fondo del planeta. 

«Esta es una solución elegante que nos ayuda a entender mejor dónde pueden concentrarse las tierras raras pesadas como el disprosio y las tierras raras ligeras como el neodimio en y alrededor de las intrusiones de cabonatita», concluyó el autor principal del estudio Frances Wall, de la Universidad de Exeter, en el Reino Unido.

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